婁春剛 羅雙 賀菁 何彤 薛文俊

摘 要：本文詳細(xì)對比了各種電纜耐壓試驗(yàn)的常用方法，著重研究了變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)及其注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：交聯(lián)聚乙烯電纜；變頻串聯(lián)諧振；耐壓試驗(yàn)

中圖分類號： TM247 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

隨著工廠規(guī)模越來越大，結(jié)合用電負(fù)荷需求大、供電線路多而雜、土地資源緊張、以及人身安全的因素，更多工廠內(nèi)部普通投入使用了高壓電纜，且以交聯(lián)聚乙烯電纜（XLPE）為主要代表。交聯(lián)聚乙烯具有良好的電氣性能、耐熱性能、機(jī)械強(qiáng)度和耐化學(xué)特性。在電纜安裝結(jié)束、大修以及長期停用再開工前，必須要對電纜做耐壓試驗(yàn)，以檢測電纜的電氣特性，保證送電的安全及成功。電纜耐壓試驗(yàn)是檢測電纜電氣特性最重要的試驗(yàn)。

1 進(jìn)行耐壓試驗(yàn)的原因

耐壓試驗(yàn)是一種預(yù)防性試驗(yàn)，一般產(chǎn)品在設(shè)計時考慮到了額定電壓的因素，但也要考慮發(fā)生突發(fā)狀況時的過電壓因素，過電壓會大大超過儀器的額定電壓，如果沒考慮到這些因素，儀器絕緣材料則容易發(fā)生擊穿，故必須要做耐壓試驗(yàn)。

2 電力電纜耐壓試驗(yàn)方法

常見的電纜耐壓試驗(yàn)方法主要有直流耐壓試驗(yàn)，0.1Hz超低頻耐壓、變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)等。

2.1 直流耐壓

直流耐壓試驗(yàn)對油紙絕緣電纜有很大的優(yōu)點(diǎn)，它設(shè)備體積小、重量輕、容量小、最重要的是能夠有效發(fā)現(xiàn)故障隱患，并且不會損害電纜的絕緣，隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的油紙絕緣電纜被交流聚乙烯（XLPE）電纜所取代，但直流耐壓試驗(yàn)對XLPE電纜有不同程度的損害。

（1）交流聚乙烯（XLPE）電纜結(jié)構(gòu)具有存儲積累單極性殘余電荷的能力，當(dāng)在直流試驗(yàn)后，如不能有效的釋放掉直流殘余電荷，投運(yùn)后在直流殘余電荷加上交流電壓峰值將可能致使電纜發(fā)生擊穿，甚至發(fā)生人員觸電的嚴(yán)重后果，這就是為什么做直流試驗(yàn)后必須要放電的原因。

（2）做相同電壓等耐壓試驗(yàn)，直流測試電壓是交流測試電壓的倍， 所以交流響應(yīng)就比較安全一些。

（3）水樹老化一直是影響XLPE電纜正常運(yùn)行的重要因素，根據(jù)權(quán)威統(tǒng)計，70%的XLPE電纜絕緣問題與水樹有關(guān)；而在直流電壓下水樹會快速發(fā)展成電樹，進(jìn)而形成放電，加速絕緣老化，直至擊穿電纜。因此，XLPE電纜不建議進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)

2.2 振蕩電壓耐壓試驗(yàn)

振蕩電壓耐壓試驗(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電感圈放電，對電纜施加一定電壓幅位、頻率為kHz級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扔不理想，一是波的衰減厲害，難以滿足長電纜的需要；二是使局放增大，對電纜有較大傷害。

2.3 交流耐壓

交流耐壓包括0.1Hz超低頻耐壓和串聯(lián)諧振耐壓。

2.3.1 0.1Hz超低頻耐壓試驗(yàn)

由于直流試驗(yàn)不能有效檢驗(yàn)出XLPE電纜線路的缺陷，其空間電荷又會影響其絕緣性能，而采用交流電壓試驗(yàn)需要高電壓、大容量的試驗(yàn)設(shè)備。0.1Hz超低頻耐壓試驗(yàn)?zāi)芙鉀Q上述問題。從50Hz改到0.1Hz，理論上可以把試驗(yàn)設(shè)備容量降低到1/500。這樣，0.1Hz的試驗(yàn)設(shè)備就可以與和直流試驗(yàn)設(shè)備一樣做到容量小、自重輕、適合現(xiàn)場使用。而且由于呼和浩特石化公司進(jìn)線電壓是110kV，110kV及以上等級的線路歸國家電網(wǎng)公司管，我們只需對35kV及以下等級電壓進(jìn)行試驗(yàn)，故0.1Hz的耐壓試驗(yàn)設(shè)備可以滿足試驗(yàn)要求。值得注意的是，由于0.1Hz低頻耐壓試驗(yàn)是破壞性試驗(yàn)，試驗(yàn)時，必須用10000伏兆歐表對試品電纜先進(jìn)行絕緣電阻試驗(yàn)，記錄試驗(yàn)結(jié)果后方可做試驗(yàn)。

2.3.2 諧振耐壓試驗(yàn)

串聯(lián)變頻諧振利用勵磁變壓器激發(fā)串聯(lián)諧振回路，通過調(diào)節(jié)變頻控制器的輸出頻率，使得回路中的電抗器電感和試品電容發(fā)生串聯(lián)諧振，繼而達(dá)到用低壓電做高壓試驗(yàn)的目的，諧振電壓即為試品上所加電壓，如圖1所示。

我們知道回路頻率 f=1/（2*π*）時，回路發(fā)生諧振，此時試品上的電壓是勵磁變高壓端輸出電壓的Q（Q=/R）倍，Q為系統(tǒng)品質(zhì)因素，即電壓諧振倍數(shù)。一般為幾十到一百以上，先通過調(diào)節(jié)變頻電源的輸出頻率使回路發(fā)生串聯(lián)諧振，再在回路諧振的條件下調(diào)節(jié)變頻電源輸出電壓使試品電壓達(dá)到試驗(yàn)值。由于回路的諧振，變頻電源較小的輸出電壓就可以在試品上產(chǎn)生較高的試驗(yàn)電壓。

諧振耐壓試驗(yàn)有以下特點(diǎn)：

①由于諧振電抗器和被試品電容產(chǎn)生諧振，電源只需要提供系統(tǒng)中有功消耗的部分，因此， 所需電源容量大大減小。。

②由于電容量減小，故設(shè)備的體積和重量也相應(yīng)減少，繼而成本降低。

③由于諧振電源能獲得很好的正弦波形，能改善輸出電壓的波形畸變，所以能防止了諧波峰值對試品的傷害。

諧振耐壓試驗(yàn)注意事項(xiàng)：

①試驗(yàn)設(shè)備接地點(diǎn)與被測物接地點(diǎn)在一起一同接地（否則會增大系統(tǒng)總電阻，Q值變?。?。

②絕緣筒架高電抗器或遠(yuǎn)離導(dǎo)電物質(zhì)離開鐵磁物體，以免形成渦流，使Q值變小。

③電纜過短時，適當(dāng)并聯(lián)電容器。

④必須有專業(yè)人士試驗(yàn)，且保證2人以上在場。

⑤必須嚴(yán)格按國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程進(jìn)行試驗(yàn)操作。

結(jié)語

綜上所述，傳統(tǒng)的直流耐壓試驗(yàn)對XLPE電纜不能準(zhǔn)確診斷絕緣狀況，且對電纜起破壞作用，不宜使用。交流耐壓試驗(yàn)更適合XLPE電纜的耐壓試驗(yàn)，尤其諧振碾壓試驗(yàn)特點(diǎn)更突出，是現(xiàn)在工廠比較常用的試驗(yàn)方式。

參考文獻(xiàn)

[1]肖如泉，何金良.高電壓試驗(yàn)工程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001.

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