kV电缆耐压试验

1、电缆试验手法的革新1 概述随着我公司的发展 ,尤其是在城网改造和城市美化的要求 ,用 交联聚乙烯电缆 （以下简称 : “交联电缆 ”代）替架空线路已成为一 种趋势 ,高电压的电力交联电缆使用的数量越来越多。为了检验 和保证交联电缆的安装质量 ,在送电投运前 ,对交联电缆进行现场 交流耐压试验十分必要。 过去由于使用交联电缆一般长度都比较 长，因此容量较高，受试验设备的限制 ,在现场对交联电缆进行 交流耐压试验比较困难 ,一般采用直流耐压试验来代替。存在两 个缺点 :1）直流电压对交联聚乙烯绝缘 ,有积累效应 ,即 “记忆性 ”。一 旦电缆有了由于直流试验而引起的 “记忆性 ”它,就需要很长时间

2、 来释放尽残留在电缆中直流电荷。而当该电缆投入运行时,直流电荷便会叠加在交流电压峰值上 ,产生 “和电压 ”远,超过电缆的额 定电压 ,使绝缘加速老化 ,缩短使用寿命。2）直流电压分布与实际运行的交流电压不同,直流电场分布受电阻率影响 ,而交流下电场分布与电阻率和介电系数都有关。 因此直流耐压试验并不能象交流耐压一样可以准确地反映电缆 的机械损伤等明显缺陷 ,直流试验合格的电缆 ,投入运行后 ,在正 常工作电压作用下 ,也会发生绝缘故障。由此可见 ,对于交联电缆 采用传统的直流耐压试验是不可取的 ,应予淘汰。近年来 ,国内外 许多专家都建议现场对交联电缆进行交流耐压试验来代替直流电压试验。由于

3、电力电缆对地电容量很大，在现场采用50Hz工频 进行交流耐压试验条件难以具备 ，但采用调频电源进行交流耐压 试验，条件是基本具备的。根据规范现场绝缘耐压试验中使用的 交流电压频率，可采用30300Hz。2交流耐压的几种试验方法21串联谐振如果被试品的试验电压较高，而电容量较小,般可采用串联谐振方法,见图1所示。串联谐振的等效电路当试验回路中 宀0L=1® 0C（C包括CX、C1、C2）时,试验回路产生 串联谐振，此时能在试品上产生较高的试验电压（试验电压高低与回路品质因数有关）,如果电容C较大,试验回路电流也较大，通过 电抗器的电流也较大，这时试验设备一般难以满足现场试验需要;通常该

4、试验接线仅适用于被试品电容量较小而试验电压较高，试验变压器能满足试验容量要求而不能满足试验电压要求的情况。 对于电力电缆来说，被试设备的电容量 C是固定的，要使试验回路产生谐振就要改变试验回路的电感L或频率3,:宀0=1LC或L =1 3 02C;采用改变电感的方法来满足串联谐振需采用可调电 抗器，但限于运输和在现场搬动，电抗器的体积和重量不能做得很 大，因此可调电抗器的调节范围是有限的。所以在现场试验时采 用调感的方法往往由于电抗器的范围有限而不能满足试验要求。另一种方法是采用调频的方法，即当电抗器和电容固定时通过改 变试验电源频率来使 3 0L= 1 3 0C来达到所需的电压，但这时需 要

5、一套调频电源装置。2 2并联谐振如果被试品的试验电压较低而试品容量较大时，一般可采用并联谐振方法，见图2所示。变频电源并联谐振的等效电路当试验回路中 3 0L=13 0CC包括CX、C1、C2）时,试验回路产生 并联谐振，此时试品电压等于电抗器电压也等于升压变压器高压 侧电压。由于电抗器的补偿作用，变压器理论上仅提供回路阻性电流，可以大大降低对试验变压器的容量要求。因此该试验回路 适用于试品电容量大，而电压较低的情况。低电压的电抗器一般容易制作，试验时可采用几个低电压电抗器并联的方法或利用可 调电抗器改变电感的方法来满足并联谐振要求。如果有一套调频电源装置的话，也可采用改变试验电源频率的方法

6、，使回路满足试 验要求。2 3串-并联法当试验电压较高、被试品电容量较大时 ，采用上述两种方法 都难以满足试验要求，主要是试验设备难以满足要求：一是合适的 高电压大容量的电抗器一般单位都不具备 ；二是不同长度的电缆 电容量不相同，需要的电抗器也不一样,即使是可调电抗器也往往 由于可调范围有限而难以满足试验要求。因此仅靠配备合适的电抗器来满足试验要求就比较困难 ，所以国内外进行长电缆交流耐 压试验一般均采用串、并联调频谐振方式。变频V二电源J串-并联谐振的等效电路如图3所示,在试验回路中串入电抗器产生串联谐振来提高被试 品试验电压，在被试品两端并联电抗器使被试品电容电流大部份 由电抗器来补偿，从

7、而使通过串联电路中电抗器的电流大为减少 从而降低试验对电抗器、 试验变压器的要求。采用调频电源装置来改变试验频率使3 0L=1® 0C使试验回路产生谐振。这样试验设备就比较容易满足试验要求。举例来说，如一条110kV交联电缆长为2km，其每km的电 容量为0.12卩F每一相电缆总电容量大约为 0.27uF采用的补偿电 抗器为4个并联，每个电抗器的电感量为 200H左右串联电抗器 电感也为200H左右，在电抗器1串4并的串并联谐振接线情况 下，通过变频电源尽量使试验频率接近于50Hz,计算的试验频率大约为48-45Hz,计算被试品电力电缆的电容电流大约为9.04A, 4个电抗器补偿电感

8、电流为7.23A,每个补偿电抗器通过的电流不到2A,而串联回路中的电抗器电流仅为1.81A,这样每个电抗器只需要耐压150kV 电流大于2A;升压变压器的变比为 K=18 000V/400V=45,输出电压为18kV,电流也只需要 2A就能满 足试验要求。被测相谐振频 率试品电 流试验回路Q值(Uc/U)A51.91.259.5B51.61.2510.0C51.81.259.5电抗器5节，1串4并注:在电缆芯导体和金属屏蔽层间施加试验电压110kV,持续5min,试验结果全部通过。1)从试验中可以看出,串-并联谐振法”实质上仍然是串联谐 振。这次试验主要还是利用 L- C谐振原理 与传统的串联谐振不 同之处在于 ,电抗器 L 不是简单的与被试品电力电缆电容 Cx 构成 串联谐振 ,而是与电抗器 L1-L4 和被试电缆电容 Cx 的并联回路产 生串联谐振,谐振电压为Uc。并联电抗器L1-L4主要起补偿作用。