建設(shè)新電力，服務(wù)新農(nóng)村，是新形勢(shì)下賦予電力企業(yè)的光榮使命和重要職責(zé)。因此，電力富農(nóng)這道課題時(shí)刻應(yīng)圍繞農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)常變常新。電力與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步調(diào)一致，就能增強(qiáng)富農(nóng)新內(nèi)涵，而提供優(yōu)質(zhì)的電力，則是電力部門(mén)對(duì)農(nóng)民最大的支持。廣大電力員工本著這一原則，積極探索，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和村鎮(zhèn)居民生活領(lǐng)域內(nèi)，為經(jīng)濟(jì)、安全、合理地應(yīng)用電能，節(jié)約物質(zhì)和能源消耗提供了有力的技術(shù)支撐，創(chuàng)造了更多的社會(huì)財(cái)富?，F(xiàn)就農(nóng)村、城鎮(zhèn)電網(wǎng)（以下簡(jiǎn)稱兩網(wǎng)）改造中串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置在電纜耐壓試驗(yàn)中的應(yīng)用做詳細(xì)論述，以便在今后的工作中更好的服務(wù)于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

一、問(wèn)題的提出

問(wèn)題及現(xiàn)狀近年來(lái)隨著兩網(wǎng)（農(nóng)網(wǎng)、城網(wǎng)）改造工程的實(shí)施，高壓交聯(lián)電纜開(kāi)始大量使用。按照IEC840 或CIGRE WG21-09建議規(guī)程，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的目的不是為了檢驗(yàn)電纜的制造質(zhì)量或電纜附件的制造質(zhì)量的好壞，其制造質(zhì)量已在型式試驗(yàn)和出廠試驗(yàn)中證實(shí)。現(xiàn)場(chǎng)竣工驗(yàn)收試驗(yàn)的目的是檢查電纜的敷設(shè)、附件的安裝是否正確及電纜在運(yùn)輸、搬運(yùn)、存放、敷設(shè)和回填的過(guò)程中，是否有受到意外損害。在交聯(lián)電纜投運(yùn)前的試驗(yàn)手段上由于被試容量大和試驗(yàn)設(shè)備的原因，一直沿襲使用直流耐壓的試驗(yàn)方法，但存在很多明顯缺點(diǎn)：

⒈直流電壓下絕緣電場(chǎng)分布與交流電壓下電場(chǎng)分布不同，前者按電阻率分布，而后者按介電系數(shù)分布，尤其在電纜終端和接頭等高壓電纜附件中，直流電場(chǎng)強(qiáng)度的分布與交流電場(chǎng)強(qiáng)度分布完全不同。這往往造成交流工作電壓下有缺陷部位在直流耐壓的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)不會(huì)擊穿而被檢出，或者在交流工作電壓下絕不會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題的部位，而在直流耐壓現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)發(fā)生擊穿。

⒉XLPE自身的固有場(chǎng)強(qiáng)高，要用很高的直流試驗(yàn)電壓甚至嚴(yán)重?fù)p傷電纜才能檢出。例如，20 kV XLPE電纜絕緣的50%處有金屬尖端，結(jié)果卻在10 U0的直流電壓下才能使其擊穿。再者，在接頭內(nèi)有金屬尖端或密封電纜頭周?chē)袊?yán)重的缺陷，即使用12 U0～16 U0直流電壓試驗(yàn)也不可能檢出。

⒊由于XLPE的高絕緣電阻和相應(yīng)的空間電荷效應(yīng)，尚不能排除在直流電壓下會(huì)造成XLPE電纜絕緣非故意的預(yù)先損傷。直流耐壓試驗(yàn)時(shí)形成的空間電荷，可造成電纜在投入交流工作電壓運(yùn)行時(shí)擊穿，或附件界面因積聚電荷而沿界面滑閃。

因此，使用非直流的方法對(duì)交聯(lián)電纜進(jìn)行耐壓試驗(yàn)就越來(lái)越受到人們的重視。

標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題由于設(shè)備容量和體積等問(wèn)題，目前國(guó)家尚無(wú)高壓電力電纜敷設(shè)后在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。CIGRI國(guó)際大電網(wǎng)工作會(huì)議21工作組的《高壓擠包絕緣電纜竣工驗(yàn)收試驗(yàn)建議導(dǎo)則》中對(duì)目前采用的直流耐壓試驗(yàn)方法提出疑議，并推薦使用工頻及近似工頻(30~300Hz)的交流試驗(yàn)方法。IEC60840標(biāo)準(zhǔn)中在45~150kV敷設(shè)后電纜試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中除原直流試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)外，增加了1.7U0 5min的交流試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。而在220kV等級(jí)中IEC 62067/CD草案中則取消了電纜敷設(shè)后試驗(yàn)中直流試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)，只有交流試驗(yàn)的要求，即20～300Hz1.4 U0 60min。山西省電力公司發(fā)布的《電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》內(nèi)容中在XLPE電纜主絕緣耐壓試驗(yàn)一項(xiàng)中規(guī)定了電纜的交流耐壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，其試驗(yàn)頻率推薦為1~300Hz。

⑴交接時(shí)

二、交流耐壓試驗(yàn)方法的選擇

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)備笨重而不適于現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)到現(xiàn)場(chǎng)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)，由于試驗(yàn)條件的真實(shí)性畢竟不如近工頻交流電壓，電壓等級(jí)偏低，還不能用于110kV及以上的高壓電纜試驗(yàn)。

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，當(dāng)達(dá)到試驗(yàn)電壓后使放電間隙擊穿而通過(guò)電感線圈放電，對(duì)電纜施加一定電壓幅位、頻率為kHz級(jí)的衰減振蕩波電壓作為擠包絕緣電纜線路的竣工試驗(yàn)方法的另一種途徑。此種方法比直流耐壓試驗(yàn)方法有效，但與工頻電壓試驗(yàn)相比，其檢查電纜主絕緣和附件缺陷的效果仍不理想，一是波的衰減厲害，難以滿足長(zhǎng)電纜的需要；二是使局放增大，對(duì)電纜有較大傷害。

諧振耐壓試驗(yàn)諧振耐壓試驗(yàn)方法是通過(guò)改變?cè)囼?yàn)系統(tǒng)的電感量和試驗(yàn)頻率，使回路處于諧振狀態(tài)，這樣試驗(yàn)回路中試品上的大部分容性電流與電抗器上的感性電流相抵消，電源供給的能量?jī)H為回路中消耗的用功功率，為試品容量的1/Q(Q為系統(tǒng)的諧振倍數(shù))；因此試驗(yàn)電源的容量在降低，重量大大減輕。諧振耐壓試驗(yàn)系統(tǒng)按調(diào)節(jié)方式分為調(diào)感式(VISR)和調(diào)頻式(VFSR)兩種。

可調(diào)電感型諧振試驗(yàn)系統(tǒng)可以滿足耐壓要求，但由于重量大，可移動(dòng)性差，主要用于試驗(yàn)室。變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)是利用電抗器的電感與被試品電容實(shí)現(xiàn)電容諧振，在被試品上獲得高電壓、大電流，是當(dāng)前高電壓試驗(yàn)的一種新的方法與潮流，在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。

變頻串聯(lián)諧振是諧振式電流濾波電路，能改善電源波形畸變，獲得較好的正弦電壓波形，有效防止諧波峰值對(duì)被試品的誤擊穿。變頻串聯(lián)諧振工作在諧振狀態(tài)，當(dāng)被試品的絕緣點(diǎn)被擊穿時(shí)，電流立即脫諧，回路電流迅速下降為正常試驗(yàn)電流的數(shù)十分之一。發(fā)生閃絡(luò)擊穿時(shí)，因失去諧振條件，除短路電流立即下降外，高電壓也立即消失，電弧即可熄滅。其恢復(fù)電壓的再建立過(guò)程很長(zhǎng)，很容易在再次達(dá)到閃絡(luò)電壓斷開(kāi)電源，所以適用于高電壓、大容量的電力設(shè)備的絕緣耐壓試驗(yàn)。

變頻諧振試驗(yàn)系統(tǒng)不但能滿足高壓XLPE電纜的耐壓要求，而且具有重量輕、可移動(dòng)性好的優(yōu)點(diǎn)，適宜現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。經(jīng)分析比較，我們采用長(zhǎng)沙海沃電力科技有限公司生產(chǎn)的HVR變頻串聯(lián)諧振成套試驗(yàn)裝置，該裝置采用固定電抗器作為諧振電抗器，以調(diào)頻的方式實(shí)現(xiàn)諧振，頻率的調(diào)節(jié)范圍為20~300Hz，山西省電力公司發(fā)布的《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》內(nèi)容中推薦使用頻率1～300Hz的諧振耐壓試驗(yàn)。

三、諧振試驗(yàn)裝置使用中的注意事項(xiàng)

⒈在使用前，必須認(rèn)真閱讀說(shuō)明書(shū)，尤其對(duì)注意事項(xiàng)中規(guī)定的必須嚴(yán)格遵守，否則將有可能造成損壞。

⒉本裝置必須由專(zhuān)業(yè)人員操作，在使用過(guò)程中應(yīng)注意安全。

⒊在滿載運(yùn)行的情況下，需取下電抗器頂部加裝的絕緣保護(hù)板，以改善電抗器的散熱條件。

⒋本電抗器絕緣筒采用環(huán)氧絲纏繞而成，嚴(yán)禁沖擊碰撞。請(qǐng)保持表面清潔，切勿將外殼刮傷碰傷，以免在使用時(shí)造成沿面放電。

⒌電抗器在起吊時(shí)，應(yīng)將吊具可靠的安裝在電抗器上部法蘭的四個(gè)安裝孔上以四點(diǎn)起吊，以確保電抗器的安全安裝。

⒍均壓環(huán)使用和存放時(shí)，防止刮傷、碰傷而影響防暈效果。

⒎串聯(lián)諧振試驗(yàn)時(shí)，初步升壓沒(méi)有找到諧振點(diǎn)，切勿將變頻器的輸出電壓升得很高，以免在調(diào)到接近諧振點(diǎn)時(shí)電壓迅速增加，不易掌握升壓速度。一般在低壓下找準(zhǔn)諧振點(diǎn)后再將電壓升到規(guī)定值，建議使用“細(xì)調(diào)”。

⒏控制箱的顯示屏請(qǐng)勿在烈日下暴曬，控制箱在運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)有抗震動(dòng)措施。

⒐變頻柜的負(fù)載能力必須按下圖的曲線規(guī)定范圍內(nèi)，嚴(yán)禁在低電壓時(shí)帶大電流負(fù)載。在曲線的下部分為安全區(qū)，否則將增大內(nèi)部損耗，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致?lián)p壞。當(dāng)超過(guò)了曲線，工作在曲線的上方，屏幕上的輸出電壓和輸出電流將閃動(dòng)提示。如果繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，變頻器中將會(huì)發(fā)出跳閘信號(hào)，同時(shí)屏幕上顯示“輸出電流故障”，并且中發(fā)出“嘀嘀”的報(bào)警聲。此時(shí)需要改變中間升壓變壓器的變比或者降低負(fù)載電流才能夠繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。

輸出電流Ⅰ（A）

⒑由于變頻器的工作電源直接由380V交流電源中取得，未經(jīng)隔離處理，故其變頻器的兩個(gè)輸出端均不能直接接地或短路，否則，有可能造成變頻器中某些元件損壞。

⒒試驗(yàn)完畢后，應(yīng)先將電壓降至零后再分閘。

⒓變頻器的工作頻率在20~300HZ范圍，低于20HZ和高于300HZ頻率被禁止使用。

⒔停止工作后，請(qǐng)勿立即接觸變頻電源的導(dǎo)電部位，變頻電源柜中的電容元件上的電荷沒(méi)有馬上釋放完，可能危及人身安全。

⒕對(duì)變頻器進(jìn)行檢修前請(qǐng)確認(rèn)各個(gè)電容元件的電荷釋放完。

⒖當(dāng)斷開(kāi)電源后，下次合上總電源，請(qǐng)間隔十秒鐘，本裝置才能夠正常工作。

⒗在空氣開(kāi)關(guān)的右側(cè)（部分設(shè)備上具備）有一個(gè)速斷開(kāi)關(guān)，此開(kāi)關(guān)是用來(lái)控制回路的電源。

四、結(jié)束語(yǔ)

直流耐壓試驗(yàn)不能模擬高壓交聯(lián)電纜的運(yùn)行工況，試驗(yàn)效果差，并且有一定的危害性，在現(xiàn)場(chǎng)竣工驗(yàn)收試驗(yàn)時(shí)，不宜再采用直流耐壓的方法。交流耐壓試驗(yàn)是現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)交聯(lián)電纜的敷設(shè)和附件安裝質(zhì)量最有效的手段。我們所用的變頻諧振裝置符合華北電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、IEC和國(guó)標(biāo)的有關(guān)要求，通過(guò)電抗器串并聯(lián)的方式可以滿足高壓交聯(lián)電纜現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓的要求。