变频谐振耐压在110kv~220kv交联聚乙烯电力电缆交流耐压试验中应用

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1、变频谐振耐压在110kV~220kV交联聚乙烯电力电缆交流耐压试验中应用　　【摘要】文章提出了在XLPE交联电缆交接耐压试验中存在的问题。论述了变频谐振设备在进行110kV、220kV电力电缆现场交流耐压的可行性。并通过采用变频谐振振耐设备在工程的应用，讨论了变频串联谐振设备在XLPE交联电缆交流耐压试验中的效果和一些应注意的问题。【关键词】：交流耐压变频谐振电缆试验注意的问题中图分类号：TM247文献标识码：A文章编号：1问题的提出1.1问题及现状随着天津地区经济的快速发展110kV及220kV的XLPE交联聚乙烯绝缘的电

2、力电缆大量使用，其交流耐压试验问题就显得非常突出。在2006年之前天津地区110kV及2207kV交联电缆因无试验设备而无法对其进行交流耐压试验。因此只能使用直流耐压的试验方法。但近年来国际、国内的很多研究机构的研究成果表明直流耐压试验对XLPE交联聚乙烯电缆有不同程度的损害。有的研究观点认为XLPE结构具有存储积累单极性残余电荷的能力，当在直流试验后，如不能有效的释放掉直流残余电荷，投运后在直流残余电荷加上交流电压峰值将可能致使电缆发生击穿。国内一些研究机构认为，交联聚乙烯电缆的直流耐压试验中，由于空间电荷效应，绝缘中的实

3、际电场强度可比电缆绝缘的工作电场强度高达11倍。交联聚乙烯绝缘电缆即使通过了直流耐压试验不发生击穿，也会引起绝缘的严重损伤。其次，由于施加的直流电压场强分布与运行的交流电压场强分布不同，直流耐压试验也不能真实模拟运行状态下的电缆承受的过电压，不能有效的发现电缆及电缆接头本身和施工工艺上的缺陷。因此，XLPE交联电缆投入运行前有效的耐压试验成为了人们越来越关注的焦点。1.2现行采用的交流耐压试验频率（1）0.1Hz超低频频率交流耐压试验在目前仅能满足中压电缆的试验要求。国内该设备还不完善有待进一步的开发。（2）试验频率采用20

4、～300Hz的交流耐压试验，该频率使用范围较宽。在这个频率范围内的变频串联谐振耐压试验设备容易实现，而且具有低噪音、体积小和灵活的组合方式而被优先采用。1.3试验标准天津市电力公司在《电力设备交接试验规程》2007版中,电缆主绝缘耐压试验一项中增加了电缆的20～300Hz交流耐压试验标准。20～300Hz谐振耐压试验72试验设备2.1简介由于交联聚乙烯电力电缆容量大，因此在进行交流耐压试验时相应的需要试验设备容量也大。对于采用50Hz的工频试验设备来讲，在现场进行较大容量的电力电缆交流耐压试验在现有技术条件下几乎是不可能的。

5、而采用30-300Hz的变频串联谐振系统用于现场交流耐压试验是一个比较好的办法。天津送变电工程公司于2005年底订购了一套国产的变频串联谐振交流耐压设备。通过一年来的试用，现已成功的进行了吴八、吴海等多条220kV交联聚乙烯电缆线路和多条110kV交联聚乙烯电缆线路的交接及预试工作以及部分220kVGIS的现场交流耐压试验。并取得了一些比较好的经验。2.2设备基本参数介绍30～300Hz变频串联谐振试验装置相对于常规的50Hz工频交流耐压试验设备和调感调容谐振系统来说具有品质因数高、需用功率小、体积小、重量轻的突出优点而被广

6、泛推广使用。实践证明这种试验方法是最有效的方法。CHX（f）-8000kVA/440kV变频串联谐振试验装置参数如下：（1）额定容量：8000kVA；7（2）额定电压：110kV，220kV，440kV；（3）额定电流：（组合）72.7A，54.6A，36.4A，18.2A；（4）输入电源：三相380V；（5）工作频率范围：30～300Hz（6）装置品质因数Q>90（7）额定容量下允许连续试验时间60min（8）单节电抗器L=26H该变频串联谐振试验装置是我们综合电力电缆和220kVGIS设备的具体情况而设计订做的。220k

7、V如按1.4U0试验标准最长可试验0.2μf/km的220kV的电力电缆约10km。其他试验电力电缆系统部分的主要性能参数见表1。3．变频串联谐振原理图1变频串联谐振原理B-励磁变压器L-电抗器Cx-试品R-回路等效电阻根据谐振原理可知当改变频率使其：ωL=时电路形成谐振。此时；UL=UC=I*ωL=I*U=I*［R+j（ωL-）］=I*R则品质因数Q====(1)谐振频率f0=（Hz）(2)7UC=UL=QU(3)4．L、CX、f0对应关系从上表可以看出110kV电力电缆试验用电抗器可组合电感量为26H、13H、8.67H

8、、6.5H等4种组合，220kV电力电缆试验用电抗器可用电感量为26H、52H等2种组合。根据电抗器的额定电流来考虑，其计算如下：I=ωCXUCCX=（1）110kV电力电缆按规程要求耐压为1.7U0=109kV则被试电缆最大电容量为:单节按f0=30Hz，I=18.2A则CXmax≤0.