電力電纜耐壓試驗(yàn)

電力電纜耐壓試驗(yàn)各種大型電力變壓器、電力電纜、汽輪及水輪發(fā)電機(jī)及其它容性設(shè)備的交流耐壓試驗(yàn)都必須嚴(yán)格按試驗(yàn)規(guī)程定期進(jìn)行。在工頻條件下，由于被試品電容量較大，或者試驗(yàn)電壓要求較高，對試驗(yàn)裝置的電源容量相應(yīng)的也有較高的要求，傳統(tǒng)的工頻耐壓裝置往往單件體積大，重量重，不便于現(xiàn)場搬運(yùn)，而且不便于任意組合，靈活性較差。目前，比較好的方法是采用變頻諧振的方法進(jìn)行交流耐壓試本變頻諧振試驗(yàn)裝置是針對電力變壓器、電力電纜、汽輪及水輪發(fā)電機(jī)的交流耐壓試驗(yàn)需要而設(shè)計(jì)的。變頻諧振主要用于6kV-500kV的交聯(lián)橡塑電力電纜，6kV-500kV變壓器的工頻耐壓試驗(yàn)，GIS和SF6開關(guān)的交流耐壓試驗(yàn)，發(fā)電機(jī)的交流耐壓試驗(yàn)，其它電力高壓設(shè)備如母線，套管，互感器的交流耐壓試驗(yàn)。其基本原理是采用可調(diào)節(jié)（30--300Hz）串聯(lián)諧振試驗(yàn)設(shè)備與被試品電容諧振產(chǎn)生交流試驗(yàn)電壓變頻諧振在具有電阻R、電感L和電容C元件的交流電路中，電路兩端的電壓與其中電流位相一般是不同的。如果我們調(diào)節(jié)電路元件（L或C）的參數(shù)或電源頻率，可以使它們位相相同，整個(gè)電路呈現(xiàn)為純電阻性。電路達(dá)到這種狀態(tài)稱之為諧振。在諧振狀態(tài)下，電路的總阻抗達(dá)到極值或近似達(dá)到極值。研究諧振的目的就是要認(rèn)識這種客觀現(xiàn)象，并在科學(xué)和應(yīng)用技術(shù)上充分利用諧振的特征，同時(shí)又要預(yù)防它所產(chǎn)生的危害。按電路聯(lián)接的不同，有串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振兩種。在電阻、電感及電容所組成的串聯(lián)電路內(nèi)，當(dāng)容抗XC與感抗XL相等時(shí)，即XC＝XL，電路中的電壓U與電流I的相位相同，電路呈現(xiàn)純電阻性，這種現(xiàn)象叫串聯(lián)諧振(也稱為電壓諧振)。當(dāng)電路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，電路的阻抗Z=√R2+XC-XL2=R,電路中總阻抗最小，電流將達(dá)到最大值。選型依據(jù):變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)設(shè)備不同于一般通用的試驗(yàn)儀器，最大的特點(diǎn)是同一套設(shè)備可以用于不同電氣設(shè)備的交流耐壓試驗(yàn)如交聯(lián)電纜、變壓器、GIS、電動機(jī)和發(fā)電機(jī)等，除了本選型目錄給出系列典型常用型號供用戶選擇外，通常需要根據(jù)用戶的試品范圍和試驗(yàn)要求進(jìn)行配置方案的設(shè)計(jì)，滿足不同地區(qū)、不同用戶、不同試品的試驗(yàn)要求。原理\o"查看圖片"

原理圖運(yùn)用串聯(lián)諧振原理，利用勵(lì)磁變壓器激發(fā)串聯(lián)諧振回路，調(diào)節(jié)變頻電源的輸出頻率，使回路電感L和試品C串聯(lián)諧振，諧振電壓即為加到試品上電壓。交流220或380V工頻電源，經(jīng)變頻電源輸出頻率、幅值可調(diào)的調(diào)頻電源，送入勵(lì)磁變壓器，升壓至0～10kV，經(jīng)諧振電抗器L和被試品CX，構(gòu)成高壓諧振主電路，當(dāng)頻率滿足諧振條件（ωL=1/ωC）時(shí)，電路即達(dá)到諧振狀態(tài)。此時(shí)裝置能在較小的勵(lì)磁電壓Ue下，在被試品CX上產(chǎn)生幾十倍于Ue的電壓UX。回路諧振后，輸出的電壓波形為純正弦波，系統(tǒng)的頻率取決于回路的L-C參數(shù)。其中電抗器的電抗值在大多數(shù)情況下是固定的，可以根據(jù)被試品的電容量大小來調(diào)節(jié)試驗(yàn)頻率的高低，從而滿足與被試品的準(zhǔn)確匹配，使得系統(tǒng)達(dá)到最佳的諧振狀態(tài)。變頻串聯(lián)諧振介紹：由變頻電源、勵(lì)磁變壓器、高壓電抗器和電容分壓器組成。應(yīng)用：廣泛用于電力、冶金、石油、化工等行業(yè)，適用于大容量，高電壓的電容性試品的交接和預(yù)防性試驗(yàn)。國內(nèi)外有關(guān)部門為什么廣泛推薦采用交流耐壓取代直流耐壓？隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及城網(wǎng)供電電壓等級的提高，交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜（XLPE）以其合理的工藝和結(jié)構(gòu)，優(yōu)良的電氣性能和安全可靠的運(yùn)行特點(diǎn)，在國內(nèi)外獲得越來越廣泛的使用。尤其在高壓輸電領(lǐng)域更取得了巨大的進(jìn)展。與充油電纜相比，交聯(lián)電纜敷設(shè)安裝方便，運(yùn)行維護(hù)簡單，不存在油的淌流問題。但是，近年來的運(yùn)行和研究表明，交聯(lián)聚乙烯電纜的絕緣在運(yùn)行中易產(chǎn)生樹枝化放電，造成絕緣老化破壞，嚴(yán)重地影響了交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的使用壽命。因此，充分認(rèn)識交聯(lián)電纜的絕緣特性，及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)和預(yù)防絕緣中存在的某些缺陷，對保障設(shè)備乃至系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有十分重要的意義。闡述了影響交聯(lián)電纜絕緣的主要因素以及電纜的交接試驗(yàn)原理，認(rèn)為在現(xiàn)場對交聯(lián)電纜實(shí)施交流耐壓試驗(yàn)是必要和可行的。為了保證電纜安全可靠運(yùn)行，有關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)對電纜的各種試驗(yàn)做了明確的規(guī)定。主要試驗(yàn)項(xiàng)目包括：測量絕緣電阻、直流耐壓和泄漏電流。其中測量絕緣電阻主要是檢驗(yàn)電纜絕緣是否老化、受潮以及耐壓試驗(yàn)中暴露的絕緣缺陷。直流耐壓和泄漏電流試驗(yàn)是同步進(jìn)行的，其目的是發(fā)現(xiàn)絕緣中的缺陷。但是近年來國內(nèi)外的試驗(yàn)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明：直流耐壓試驗(yàn)不能有效地發(fā)現(xiàn)交聯(lián)電纜中的絕緣缺陷，甚至造成電纜的絕緣隱患。德國Sechiswag公司在1978～1980年41個(gè)回路的10kV電壓等級的XLPE電纜中，發(fā)生故障87次；瑞典的3kV～24．5kV電壓等級XLPE電纜投運(yùn)超出9000km，發(fā)生故障107次，國內(nèi)也曾多次發(fā)生電纜事故，相當(dāng)數(shù)量的電纜故障是由于經(jīng)常性的直流耐壓試驗(yàn)產(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng)引起。因此，國內(nèi)外有關(guān)部門廣泛推薦采用交流耐壓取代傳統(tǒng)的直流耐壓。上世紀(jì)80年代至90年代中期，加拿大、德國、美國等先進(jìn)國家制定了相應(yīng)的交流耐壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)并推廣應(yīng)用。從90年代末開始，我國的廣東、北京、上海、浙江、山東等地出臺了對xlpe電纜做交流試驗(yàn)的暫行規(guī)定。國標(biāo)GB50150-2006《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》推薦采用變頻串聯(lián)諧振耐壓方式?jīng)Q定系統(tǒng)配置參數(shù)的因素系統(tǒng)諧振電壓等級和容量取決于試品的電容量C，試驗(yàn)電壓U試驗(yàn)頻率f。1）對于交聯(lián)聚乙烯電纜決定系統(tǒng)配置的主要是：電纜的電壓等級、電纜的截面積、試驗(yàn)電纜的長度及電纜要求的諧振頻率范圍。2）對于GIS決定系統(tǒng)配置的因素為：GIS的電壓等級、GIS的間隔數(shù)和每個(gè)間隔的電容量C，GIS允許的試驗(yàn)頻率范圍。3）對于變壓器、發(fā)電機(jī)等設(shè)備，系統(tǒng)的配置取決于試品的容量試驗(yàn)電壓、試品的等效電容量C、要求的諧振頻率和試品的空載損耗的大小。部分常用型號和典型配置（以下僅列舉了部分常用型號）一、電纜交流耐壓試驗(yàn)系列型號可滿足的試驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)備電抗器配置備注44/2210kV（300mm）電纜1KM22kVⅹ1臺便攜式DFVF3000－132/661、10kV（300mm）電纜3KM2、35kV（300mm）電纜1KM22kVⅹ3臺便攜式264/521、10kV(300mm)電纜5KM2、35kV(300mm)電2KM3、35kV變壓器，開關(guān)，4、10kV電動機(jī)，變壓器5、600MW及以下發(fā)電機(jī)等22kVⅹ6臺便攜式1560/66110kV（300mm）電纜3KM130kVⅹ2臺非便攜式二、發(fā)電機(jī)工頻耐壓試驗(yàn)系列型號可滿足的試驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)備電抗器配置備注44/221、100MW及以下發(fā)電機(jī)相電容0.1-0.3uF2、10kV(300mm)電纜1KM22kVⅹ1臺便攜式100/361、600MW及以下發(fā)電機(jī)相電容0.1-0.25uF2、10kV(300mm)電纜1.5KM18kVⅹ2臺便攜式176/441、600MW及以下發(fā)電機(jī)相電容0.1-0.3uF2、10kV(300mm)電纜3KM3、可兼顧發(fā)電機(jī)母線，主變等22kVⅹ4臺便攜式三、GIS和SF6開關(guān)交流耐壓試驗(yàn)系列型號可滿足的試驗(yàn)項(xiàng)目電抗器配置備注250/2001、110kVGIS的交流耐壓試驗(yàn)2、35kV（300mm）電纜1KM3、10kV（300mm）電纜3KM4、220kV以下變壓器工頻耐壓5、110kV互感器交流耐壓40kVⅹ5臺便攜式100/2001、110kVGIS的交流耐壓試驗(yàn)2、110kV互感器交流耐壓50kVⅹ4臺便攜式四、變壓器，電動機(jī)等工頻交流耐試驗(yàn)系列型號可滿足的試驗(yàn)項(xiàng)目電抗器配置備注105/841、110kV變壓器的工頻耐壓試驗(yàn)2、10kV電動機(jī)的工頻耐壓試驗(yàn)3、35kV開關(guān)交流耐壓試驗(yàn)4、10kV（300mm）電纜1KM28kVⅹ3臺便攜式100/801、110kV變壓器的工頻耐壓試驗(yàn)2、10kV電動機(jī)的工頻耐壓試驗(yàn)3、35kV開關(guān)交流耐壓試驗(yàn)4、10kV（300mm）電纜1KM40kVⅹ2臺便攜式（注：以上僅列舉了部分常用型號，可根據(jù)要求定制）組合部件變頻諧振由變頻電源、勵(lì)磁變壓器、電抗器、分壓器組成。\o"查看圖片"

特別提醒：做試驗(yàn)時(shí)，電抗器要放平，地面不要潮濕，最好放置一塊厚的絕緣板交流耐壓試驗(yàn)方法的選擇既然直流耐壓試驗(yàn)不能模擬XLPE電纜的運(yùn)行場強(qiáng)狀態(tài)，不能達(dá)到我們所期望的檢驗(yàn)效果，自然就應(yīng)該轉(zhuǎn)向用交流耐壓試驗(yàn)來考核交聯(lián)電纜的敷設(shè)和附件的安裝質(zhì)量。有以下幾種交流試驗(yàn)的方法可供選擇：1超低頻0.1Hz耐壓試驗(yàn)因被試XLPE電纜的電容量很大，工頻試驗(yàn)時(shí)所需試驗(yàn)變壓器的容量也要很大，導(dǎo)致試驗(yàn)設(shè)備笨重而不適用于現(xiàn)場使用。采用0.1Hz作為試驗(yàn)電源，理論上可以將試驗(yàn)變壓器的容量降低到1/500，試驗(yàn)變壓器的重量可大大降低，可以較容易地移動到現(xiàn)場進(jìn)行試驗(yàn)。目前，此種方法主要應(yīng)用于中低壓電纜的試驗(yàn)，由于電壓等級偏低，還不能用于110kV及以上的高壓電纜試驗(yàn)。2振蕩電壓試驗(yàn)振蕩電壓試驗(yàn)是用直流電源給電纜充電，然后通過一個(gè)放電球隙給一組串聯(lián)電阻和電抗放電，得到一個(gè)阻尼振蕩電壓。此種方法比直流耐壓試驗(yàn)方法有效，但仍不如工頻試驗(yàn)有效（1）。3諧振耐壓試驗(yàn)可調(diào)電感型諧振試驗(yàn)系統(tǒng)可以滿足耐壓要求，但由于重