技術(shù)天地
串聯(lián)諧振交流耐壓技術(shù)原理及應(yīng)用
發(fā)布日期：2020-06-12 點(diǎn)擊：4442次
隨著電力系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的革新與發(fā)展，交聯(lián)聚乙烯電力電纜(SFBX ) 在很多領(lǐng)域逐漸取代油浸紙絕緣電纜得到廣泛應(yīng)用，為檢驗(yàn)投運(yùn)前電纜的敷設(shè)和安裝質(zhì)量和投運(yùn)后電纜的絕緣強(qiáng)度，都應(yīng)對(duì)電纜進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。
計(jì)控廠電力試驗(yàn)車間負(fù)責(zé)本鋼各級(jí)廠礦變電所、配電站的各種高壓設(shè)備的絕緣檢測(cè)和保護(hù)試驗(yàn)。多年來(lái)一直采用直流耐壓手段對(duì)交聯(lián)電纜進(jìn)行絕緣強(qiáng)度的考核，直流耐壓對(duì)于(SFBX 電纜可產(chǎn)生絕緣破壞的積累效應(yīng)，從而加速電纜絕緣的老化、劣化，增加電纜接地、短路的故障率，威脅系統(tǒng)運(yùn)行安全。實(shí)踐證明，只有對(duì)電纜進(jìn)行交流耐壓，才能有效減少對(duì)絕緣的破壞程度，提高電纜運(yùn)行壽命。近年來(lái)，經(jīng)過(guò)短暫應(yīng)用的超低頻0． 1HZ 耐壓試驗(yàn)就其等效性還有待進(jìn)一步研究，并且由于試驗(yàn)設(shè)備容量所限只能用于10KV 及以下電纜的耐壓試驗(yàn)。
SFBX 電纜直流耐壓試驗(yàn)存在的問(wèn)題
早期檢測(cè)電纜絕緣強(qiáng)度和絕緣狀況的技術(shù)手段通常采用直流耐壓手段，該項(xiàng)技術(shù)雖然具有試驗(yàn)容量低、試驗(yàn)效果直觀等優(yōu)點(diǎn)，但其試驗(yàn)機(jī)理不是模擬高壓電氣設(shè)備運(yùn)行狀況，并且對(duì)電纜造成潛在的運(yùn)行危害，對(duì)于交聯(lián)聚乙烯電力電纜( XLPE) 采用直流耐壓技術(shù)所存在的弊端主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
( 1) 由于直流電壓施加于電纜絕緣上時(shí)所形成的電場(chǎng)分布與交流電場(chǎng)不同，所以直流耐壓試驗(yàn)不能真實(shí)反映被試電纜在運(yùn)行狀態(tài)下的過(guò)電壓能力。
( 2) 研究表明，基于XLPE 電纜結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，其具有存積單極性殘余電荷的能力，在直流電場(chǎng)作用后，存積的殘余電荷若不能有效的釋放掉，投運(yùn)后疊加在直流殘余電荷上的交流電壓峰值可能致使電纜發(fā)生擊穿。
( 3) 在對(duì)XLPE 電纜進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)時(shí)，由于空間電荷效應(yīng)的作用，施加于被試電纜絕緣上的電場(chǎng)強(qiáng)度可比電纜絕緣工作電場(chǎng)強(qiáng)度高十幾倍，即便通過(guò)了直流耐壓試驗(yàn)，被試電纜的絕緣也將受到嚴(yán)重的損傷。
( 4) XLPE 電纜致命的一個(gè)弱點(diǎn)使絕緣內(nèi)易產(chǎn)生水樹(shù)枝，一旦產(chǎn)生水樹(shù)枝，在直流電壓下會(huì)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌?shù)枝，并形成放電，加速了絕緣劣化，以致于運(yùn)行后在工頻電壓作用下形成擊穿。
串聯(lián)諧振基本原理
變頻串聯(lián)諧振的等效性經(jīng)國(guó)內(nèi)外研究已經(jīng)得到了普遍的認(rèn)可，并得到了廣泛的推廣應(yīng)用。變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)方法是通過(guò)合理配置試驗(yàn)回路中的電容器、電抗器，并改變?cè)囼?yàn)系統(tǒng)的試驗(yàn)頻率( 范圍30 － 300HZ) ，人為造成試驗(yàn)回路諧振，使試品上的電流大部分為容性電流與感性電流相減后電流，試品消耗的功率僅接近電源有功功率，從而有效降低試驗(yàn)電源容量，試驗(yàn)設(shè)備重量大大減輕。
串聯(lián)諧振電源在電力系統(tǒng)應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)
變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)( 特點(diǎn)) :
( 1) 所需的試驗(yàn)電源的容量較小。依據(jù)串聯(lián)諧振原理，被試品上的試驗(yàn)電壓為電源電壓的Q 倍( Q為品質(zhì)因數(shù)，一般大于30) ，即品質(zhì)因數(shù)Q 越高，所需試驗(yàn)電源的容量越小。
( 2) 成套設(shè)備靈活、輕便。由于試驗(yàn)裝置的諧振電抗器可以根據(jù)需要采用串并聯(lián)方式使用，單體設(shè)備可以做的輕便靈活，單體重量可以大大減輕，適合于流動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)的使用。
( 3) 輸出電壓的波形良好。由于諧振電抗器L與被試品Cx 構(gòu)成的高壓諧振回路是一個(gè)良好的濾波回路，因此，被試品Cx 上獲得的電壓波形為良好的正弦波。
( 4) 對(duì)被試品的破壞作用小。當(dāng)被試品的絕緣薄弱部位被擊穿時(shí)，諧振回路將失去諧振條件，高壓回路和低壓回路的電流會(huì)快速減小，可防止大的短路電流對(duì)擊穿點(diǎn)的過(guò)分燒蝕，使被試品受到的損傷降到最低。
( 5) 防止恢復(fù)過(guò)電壓的產(chǎn)生，試品發(fā)生擊穿時(shí)，因處于諧振狀態(tài)，高電壓隨即消失，電弧瞬間熄滅，由于恢復(fù)電壓的再建立過(guò)程很長(zhǎng)，從而防止任何恢復(fù)過(guò)電壓。
對(duì)于交聯(lián)聚乙烯電纜的交流串聯(lián)諧振耐壓技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)外較為先進(jìn)的測(cè)試手段，經(jīng)過(guò)一年來(lái)在本鋼電力系統(tǒng)中的應(yīng)用效果比較顯著，但該項(xiàng)技術(shù)主要運(yùn)用與考核電纜的絕緣強(qiáng)度，對(duì)于電纜絕緣劣化趨勢(shì)無(wú)從考證，還需借助于測(cè)量電纜的絕緣電阻和吸收比等輔助測(cè)量手段共同判定電纜的絕緣狀況。同時(shí)，我們也深刻注意到在本鋼電力系統(tǒng)中應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)尚處于探索性階段，需要大量的試驗(yàn)和積累原始數(shù)據(jù)，不斷完善試驗(yàn)規(guī)程和試驗(yàn)方法。以保證XLPE 電纜在本鋼電力系統(tǒng)中安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。
