电力电缆变频谐振试验技术ppt课件

1、饶饶 强强电缆线路的薄弱环节电缆线路的薄弱环节终端终端机械损伤机械损伤铅包腐蚀铅包腐蚀过热老化过热老化设计不良、制作工艺设计不良、制作工艺、材料不当在运行电、材料不当在运行电压下受电场、热、化压下受电场、热、化学的长期作用而逐渐学的长期作用而逐渐发展，劣化直至暴露发展，劣化直至暴露中间接头中间接头电缆本身电缆本身电缆竣工时应做交接试验电缆竣工时应做交接试验直流试验存在的问题直流试验存在的问题直流耐压直流耐压试验存在试验存在的问题的问题试验等效性差试验等效性差直流和交流直流和交流下的电场分下的电场分布不同布不同放电难以完全放电难以完全会造成击穿的会造成击穿的连锁反应连锁反应对水树枝的发对水树枝的

2、发展影响巨大展影响巨大电缆变频串联谐振交流耐压试验原理接线电缆变频串联谐振交流耐压试验原理接线 谐振是由谐振是由R、L、C元件元件组成的电路在一定条件组成的电路在一定条件下下 发生的一种特殊现象。发生的一种特殊现象。感抗：感抗：XL=2f L容抗：容抗：XC=1/2fC串联回路总阻抗：串联回路总阻抗：Z=R2+(XL -XC)2串联谐振的原理串联谐振的原理串联谐振的原理串联谐振的原理谐振时电路的复阻抗呈现为一个谐振时电路的复阻抗呈现为一个纯电阻，而且阻抗为最小值。纯电阻，而且阻抗为最小值。串联谐振的原理串联谐振的原理1、谐振时电路呈纯阻性。、谐振时电路呈纯阻性。2、电路、电路Q值较高时，电感电

3、压和电容电压值较高时，电感电压和电容电压的数值都将远大于外施电压的值，所以串联的数值都将远大于外施电压的值，所以串联谐振又称电压谐振。谐振又称电压谐振。 QURXURXUXXRUXXIULCCLCCXC22)(串联谐振的原理串联谐振的原理工程上常用特性阻抗与电工程上常用特性阻抗与电阻的比值来表征谐振电路的阻的比值来表征谐振电路的性能，并称此比值为串联电性能，并称此比值为串联电路的品质因数，用路的品质因数，用Q表示，表示，即即Wc:Wc:试品电容所消耗的容量试品电容所消耗的容量P:P:电阻消耗的功率电阻消耗的功率PWCLRRQC1RXRXQLC 电路中的电磁场总能量为电路中的电磁场总能量为:tw

4、LItwCULiCuWWWomocmLC222222cos21sin212121 发生串联谐振时发生串联谐振时:mmoICLICwUcm1即电路中的电磁场总能即电路中的电磁场总能量为：量为：222121cmmCULIW这就表明在试品电容上产生高压所需要的能量都由电感提供，而这就表明在试品电容上产生高压所需要的能量都由电感提供，而以往的电源既需要提供无功能量，又需要提供有功能量，因此串以往的电源既需要提供无功能量，又需要提供有功能量，因此串联谐振装置能够以相同的电源容量完成更大型设备的耐压试验。联谐振装置能够以相同的电源容量完成更大型设备的耐压试验。串谐试验方式的优点串谐试验方式的优点a.a.所

5、需电源容量大大减小。所需电源容量大大减小。b.b.设备的重量和体积大大减少。设备的重量和体积大大减少。c.c.改善输出电压的波形。改善输出电压的波形。 d.d.防止大的短路电流烧伤故障点。防止大的短路电流烧伤故障点。 以同样容量和电压等级的设备为例：以同样容量和电压等级的设备为例：1000kVA/500kV1000kVA/500kV的试验变压器重量为的试验变压器重量为4040吨左右，同样的变频串联谐振系统的重吨左右，同样的变频串联谐振系统的重量为量为2 2吨左右吨左右以以1000kVA/500kV1000kVA/500kV为例：为例：采用变频串联谐振系统进行试验只需要采用变频串联谐振系统进行试

6、验只需要20kVA20kVA左右的试验容量左右的试验容量谐振式滤波电路，能改善输出电压的波谐振式滤波电路，能改善输出电压的波形畸变，获得很好的正弦波形，有效的形畸变，获得很好的正弦波形，有效的防止了谐波峰值对试品的误击穿。防止了谐波峰值对试品的误击穿。 绝缘弱点被击穿时，电路立即脱谐，绝缘弱点被击穿时，电路立即脱谐，回路电流迅速下降为正常试验电流的回路电流迅速下降为正常试验电流的1/Q1/Q。 变频电源变频电源变频电源的主要作用是：为串联谐振成套试验系统的谐振变频电源的主要作用是：为串联谐振成套试验系统的谐振回路提供幅值、频率可调节的电压，满足谐振回路的需要。回路提供幅值、频率可调节的电压，满

7、足谐振回路的需要。变频电源变频电源警告！警告！试验时，变频电试验时，变频电源接地端子须可源接地端子须可靠接地，以防试靠接地，以防试验员意外触电。验员意外触电。变频电源在使用时变频电源在使用时应注意防水、防灰应注意防水、防灰尘侵入，显示屏应尘侵入，显示屏应避免太阳直射。避免太阳直射。变频电源应变频电源应在通风的环在通风的环境下使用。境下使用。变频电源输出不变频电源输出不可接地、短接，可接地、短接，否则可能会导致否则可能会导致变频电源损坏变频电源损坏励磁变压器励磁变压器axX1XnAnA1a)a)既是励磁变压器，又是隔离变压器，其容量一般与变频电源相同既是励磁变压器，又是隔离变压器，其容量一般与变

8、频电源相同 。b)b)各绕组可串联也可并联，以满足不同电压等级、不同容量试品的试各绕组可串联也可并联，以满足不同电压等级、不同容量试品的试验要求。验要求。 警告：警告：标号最大的标号最大的XnXn端子须作接地端子，否则将导致励磁端子须作接地端子，否则将导致励磁变压器损坏。变压器损坏。试验中不用的高压绕组，应保障一端试验中不用的高压绕组，应保障一端AnAn或或XnXn与与相邻的绕组连接，避免绕组电位悬浮。试验时，确保相邻的绕组连接，避免绕组电位悬浮。试验时，确保套管外表面干燥且无灰尘、污垢等。套管外表面干燥且无灰尘、污垢等。试验中不用的高压绕组不得短接，否则将导致励磁试验中不用的高压绕组不得短接

9、，否则将导致励磁变压器损坏。变压器损坏。励磁变压器低压绕组不得接地，也不得短接。励磁变压器低压绕组不得接地，也不得短接。试验完毕后，励磁变压器表面温度可能较高，当心试验完毕后，励磁变压器表面温度可能较高，当心烫伤。烫伤。试验电抗器试验电抗器 谐振电抗器与容性试品在励磁变压器的激励下发谐振电抗器与容性试品在励磁变压器的激励下发生串联谐振。为满足不同电压等级、不同容量试生串联谐振。为满足不同电压等级、不同容量试品的试验要求，根据需要各节电抗器可并联也可品的试验要求，根据需要各节电抗器可并联也可串联使用串联使用, ,但必须同时满足：但必须同时满足： 1 1组合后的电抗器额定电压不小于试验电压组合后的

10、电抗器额定电压不小于试验电压， 2 2电抗器与试品的谐振频率在系统规定的工电抗器与试品的谐振频率在系统规定的工作频率范围内。作频率范围内。AX不带抽头电抗器原理图电抗器原理图 警告：警告：装有底座的电抗器内安装有避雷器，一端连装有底座的电抗器内安装有避雷器，一端连L端另一端连端另一端连接地端子，防止反击过电压损坏设备，试验时电抗器底座接地端子，防止反击过电压损坏设备，试验时电抗器底座务必接地。务必接地。电压等级较高的电抗器上配有均压环，防止电抗器沿面放电压等级较高的电抗器上配有均压环，防止电抗器沿面放电损坏，试验时务必装设均压环，安装方式如下图所示。电损坏，试验时务必装设均压环，安装方式如下图

11、所示。LAX向上谐振电抗器磁场示意图均压环安装剖面图磁力线LAX确定试品允许试验频确定试品允许试验频率范围率范围fmin ,fmaxfmin ,fmax）满足满足30Hzfminfmax300Hz30Hzfminfmax300Hz。试品与分压器电容量试品与分压器电容量之和应处于之和应处于（CminCmin，CmaxCmax之间之间试品试验电压必须保证小于或等试品试验电压必须保证小于或等于电抗器额定电压，若单台电抗于电抗器额定电压，若单台电抗器不能满足电压要求，可采用两器不能满足电压要求，可采用两台或两台以上的电抗器串联来满台或两台以上的电抗器串联来满足试验电压。足试验电压。先由试验电压确定电抗

12、器是否串先由试验电压确定电抗器是否串联组合，再由电抗器电感、系统联组合，再由电抗器电感、系统工作频率工作频率3030300Hz300Hz等确定等确定试品容量范围试品容量范围电抗器的电抗器的组合方法组合方法依据电抗器电感依据电抗器电感L L、试品允许试验频、试品允许试验频率范围（率范围（ fmin , fmax fmin , fmax ），确定试品），确定试品电容允许范围值电容允许范围值CminCmin，CmaxCmax）。）。 Cmin= Cmin= Cmax=Cmax=Lf2max)2 (1Lf2min)2(1严禁电抗器放于铁板等导磁材料严禁电抗器放于铁板等导磁材料上包括车厢做试验，否则涡上

13、包括车厢做试验，否则涡流会造成电抗器永久性损坏。流会造成电抗器永久性损坏。电抗器串联使用电抗器串联使用注意分压问题，注意分压问题，并联使用注意分并联使用注意分流问题，严禁电流问题，严禁电抗器长期过压、抗器长期过压、过流使用。过流使用。严禁电抗器倾倒严禁电抗器倾倒或倒立放置。试或倒立放置。试验完毕后，谐振验完毕后，谐振电抗器表面温度电抗器表面温度可能较高，当心可能较高，当心烫伤。烫伤。 励磁变压器高压绕组个数与电抗器节数对应相等，励磁变压器高压绕组个数与电抗器节数对应相等，励磁变压器高压绕组组合方式依据电抗器组合励磁变压器高压绕组组合方式依据电抗器组合结果。结果。电抗器选择了并联的组合方式，则励

14、磁电抗器选择了并联的组合方式，则励磁变高压绕组也采用并联的方式。变高压绕组也采用并联的方式。电抗器选择了串联的组合方式，则励磁变高电抗器选择了串联的组合方式，则励磁变高压绕组也采用串联的组合方式。压绕组也采用串联的组合方式。电抗器选择串并联的组合方式，则励磁变高压电抗器选择串并联的组合方式，则励磁变高压绕组也采用串并联的组合方式。绕组也采用串并联的组合方式。励磁变压器高压绕组组合方式随励磁变压器高压绕组组合方式随电抗器组合方式的变化而变化。电抗器组合方式的变化而变化。 四台并联使用（二、三台并同理）玻璃钢底架SYECSYECSYEC1860SYECYDTK(W)-XXX/XXX-XXXYDTK

15、(W)-XXX/XXX-XXXYDTK(W)-XXX/XXX-XXXYDTK(W)-XXX/XXX-XXX试验电抗器试验电抗器四台串联三台串联YDTK(W)-XXX/XXX-XXXYDTK(W)-XXX/XXX-XXX18601860SYECSYEC二台串联单台使用YDTK(W)-XXX/XXX-XXXYDTK(W)-XXX/XXX-XXX18601860SYECSYECSYECYDTK(W)-XXX/XXX-XXXYDTK(W)-XXX/XXX-XXXSYECSYECYDTK(W)-XXX/XXX-XXXYDTK(W)-XXX/XXX-XXXSYECYDTK(W)-XXX/XXX-XXXSY

16、ECYDTK(W)-XXX/XXX-XXXSYEC试验电抗器试验电抗器电容分压器是测试试验电压的取样部件，它由高压臂电容分压器是测试试验电压的取样部件，它由高压臂C11C11和低压臂和低压臂C2C2组成，高低压臂用同种材料做在同一个筒内，组成，高低压臂用同种材料做在同一个筒内，测量精度受温度影响小，测试信号从低压臂测量精度受温度影响小，测试信号从低压臂C2C2引出信引出信号号:0:0100V100V），作为试验电压测量和保护信号，分压比），作为试验电压测量和保护信号，分压比N=N=（C11+C2C11+C2）/C11/C11。 分压器示意图信号引出插座c11c2电容分压器电容分压器试前准备：试

17、品表面应清洁干燥，其温度和环境温度一试前准备：试品表面应清洁干燥，其温度和环境温度一致，试验前试品不应受机械、热和电的作用。致，试验前试品不应受机械、热和电的作用。电压较高时，电晕损耗的功率不可忽视，且电电压较高时，电晕损耗的功率不可忽视，且电晕会产生很多干扰、影响电压波形，导致试验晕会产生很多干扰、影响电压波形，导致试验达不到需要值。现场使用时需正确使用均压器达不到需要值。现场使用时需正确使用均压器件。如：均压环、专用高压引线等件。如：均压环、专用高压引线等 成套装置接地从大地开始，依次为：试品成套装置接地从大地开始，依次为：试品-（谐（谐振电容）振电容）-大地大地-分压器分压器电抗器底座避

18、雷器地）电抗器底座避雷器地）-励磁变励磁变Xnn最大）最大）-励磁变外壳保护地）励磁变外壳保护地）-变频电源外壳保护地）。必须为一点接地。变频电源外壳保护地）。必须为一点接地。 接地线应短、粗、直。接大地点离分压器最近。接地线应短、粗、直。接大地点离分压器最近。 保证试验设备和被试品上所有电气部件均有接地点，保证试验设备和被试品上所有电气部件均有接地点，避免悬浮电位。避免悬浮电位。应注意的事项应注意的事项 电力电缆的额定电压是电缆及其附件设计和电电力电缆的额定电压是电缆及其附件设计和电气性能试验用的基准电压，用气性能试验用的基准电压，用U0/UU0/U表示表示, ,其中：其中： U0 U0为电

19、缆及附件设计的导体和金属屏蔽为电缆及附件设计的导体和金属屏蔽地之间的额定工频电压有效值，单位为地之间的额定工频电压有效值，单位为kVkV； U U为电缆及附件设计的各相导体之间的为电缆及附件设计的各相导体之间的额定工频电压有效值，单位为额定工频电压有效值，单位为kVkV。 电缆电缆U0/U的划分与的划分与U0类型的选择，实际上是根据电网的类型的选择，实际上是根据电网的中性点接地方式和故障切除时间等因素来选择电缆的。根据其中中性点接地方式和故障切除时间等因素来选择电缆的。根据其中性点接地方式的不同，性点接地方式的不同，U值相同的电缆，其值相同的电缆，其U0值是不相同的。值是不相同的。 （中性点不

20、接地系统、中性点接地系统、中性点经小电阻接地系（中性点不接地系统、中性点接地系统、中性点经小电阻接地系统、中性点经消弧线圈接地系统。）统、中性点经消弧线圈接地系统。） 中性点不接地系统在系统发生单相接地故障时允许继续运行中性点不接地系统在系统发生单相接地故障时允许继续运行一定的时间，在此时间内，健全相的导体对地电压会升高，最高一定的时间，在此时间内，健全相的导体对地电压会升高，最高可达线电压。因此电缆的可达线电压。因此电缆的U0值应取得比正常运行时的相电压值高值应取得比正常运行时的相电压值高一些，绝缘厚度也要相应厚一些，以保证电缆具有预期的使用寿一些，绝缘厚度也要相应厚一些，以保证电缆具有预期

21、的使用寿命。中性点直接接地系统的相电压不会升高，因此命。中性点直接接地系统的相电压不会升高，因此U0的值就取系的值就取系统的相电压值。统的相电压值。 当电缆所在系统中的单相接地故障能很快地切除，在任何情况下故障持续时间不超过1min时，可选类U0，如中性点经小电阻接地就属于这类情况。当电缆所在系统中的单相接地故障持续时间在1min2h之间，个别情况在28h之间时，必须选用类U0，即10kV系统中应选用U0/U8.7/10kV；35kV中应选用U0/U26/35kV当电缆所在系统是采用中性点直接接地方式时，U0只有选类的。对于分相屏蔽的电缆，其绝缘承受的电压只是导体对地电压U0，因此在电缆标准中

22、规定的试验电压是以U0的倍数，而不是以U的倍数表示。高压电缆选用导则12 3 1、被试电缆已安装到位，达到验收条件。运行中电、被试电缆已安装到位，达到验收条件。运行中电缆的预防性试验应把电缆与其它设备的连接解开。缆的预防性试验应把电缆与其它设备的连接解开。 2、交流耐压试验属于高压工作，要根据安全规程的、交流耐压试验属于高压工作，要根据安全规程的有关规定做好安全准备工作。在试验地点周围要采取安有关规定做好安全准备工作。在试验地点周围要采取安全措施，防止与试验无关的人员靠近。全措施，防止与试验无关的人员靠近。 3、应逐相试验，非被试相应连同被试相屏蔽层一起、应逐相试验，非被试相应连同被试相屏蔽层一起接地。接地。 4、电缆屏蔽层过电压保护器应短接，并使这一端电、电缆屏蔽层过电压保护器应短接，并使这一端电缆屏蔽或金属层临时接地。缆屏蔽或金属层临时接地。 5、根据试验电压调节过电压保护值。、根据试验电压调节过电压保护值。 6、根据试验电压和估算的输出电流，选择适当的电抗器，通、根据试验电压和估算的输出电流，选择适当的电抗器，通常试验装置配有三个电抗器，可通过串联或并联来满足试验电压常试验装置配有三个电抗器，可通过串联或并联来满足