110 kV高压电缆现场交流耐压试验方法探究

王趁录

(国网甘肃省电力公司兰州供电公司，甘肃 兰州 730060)

110 kV高压电缆现场交流耐压试验方法探究

王趁录

(国网甘肃省电力公司兰州供电公司，甘肃 兰州 730060)

介绍了利用串联谐振进行110 kV交联电缆耐压试验的基本原理和方法，重点结合某变电站110 kV进线电缆的现场耐压试验进行了试验方法和试验过程的详细探讨，并对试验过程中出现的问题进行了分析，为高压电缆的交流耐压现场试验提供了参考。

高压电缆；交流耐压实验；串联谐振；并联谐振

0 引言

随着城市配电网的发展，交联电缆入地代替架空线路已成为城市110 kV电网建设改造的主要内容之一。在电网建设和改造过程中，为了检验和保证交联电缆的敷设及安装质量，对交联电缆进行现场交流耐压试验是最直接、有效的手段。目前，利用调频电源装置，采用带并联补偿电抗器的串并联谐振接线方式进行交流耐压试验是较为成熟的试验方法。但在现场试验过程中，由于受110 kV电缆接头处安装位置过高或直接封闭于GIS组合电器内部等因素的影响，可能导致现场试验无法进行或试验失败。因此，对110 kV电缆现场交流耐压试验方法进行探究，是十分必要和有示范效应的。

1 利用串联谐振进行交流耐压试验的方法

根据串联谐振原理，利用励磁变压器激发串联谐振回路，调节变频控制器的输出频率，使回路电感L和试品电缆串联谐振，谐振电压即为加到试品上的电压，基本原理如图1所示。一般利用谐振进行交流耐压试验，有以下几种方式。

(1) 串联谐振。如果试品电缆的试验电压较高而电容量较小，一般可采用串联谐振方式。

(2) 并联谐振。如果试品电缆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式。

(3) 串—并联谐振。当试验电压较高、试品电缆电容量较大时，试验设备难以满足上述2种方式的要求，原因是:

① 合适的高电压大容量的电抗器一般单位都不具备；

② 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时，一般均采用串—并联调频谐振方式。

图1 串联谐振测试原理接线

2 电缆交流耐压试验方法实践

2.1 项目概况

某新建110 kV变电站，2回进线电缆已敷设完毕，需对110 kV型号为VC-YJLW02-V-64/110-1×400 mm2的交联聚乙烯进线电缆进行交流耐压交接试验。电缆全长2.466 km，试品电缆一端GIS终端已插至GIS气室内，另一终端已敷设固定到小西湖1120小桃开二线003号电缆终端铁塔上。

2.2 试验方案和仪器的确定

现有的串联谐振设备只能满足单次对1根110 kV电缆进行交流耐压试验，按照GB 50150—2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》规定，110 kV电缆主绝缘交流耐压试验时间为1 h。考虑升压1 h后高压电抗器温升，需冷却1 h后才能继续工作，故单根电缆试验时间需要2 h，6根电缆试验时间需要12 h。再考虑电缆试验前串联谐振设备吊装、布置、塔上接线准备、塔上接线换线、GIS设备操作时间，实际试验工作需从当天早上开始直至第2天早上才能完成。因需在塔上进行变更试验接线，加之夜间温度较低、光线较差，工作危险性较高。经综合考虑，决定对小西湖区003号铁塔左侧3根电缆(西面)进行主绝缘交流耐压试验，小西湖区003号铁塔右侧3根电缆(东西方向)采用施加正常系统相对地电压24 h方法进行考核。加压点选择在小西湖区1120小桃开二线003号电缆终端铁塔处2回110 kV西关变110 kV进线电缆接头处，需从试品电缆终端头处装设试验加压线至串联谐振设备。

串联谐振试验仪器决定选用HVFRF-3900×5调频串联谐振试验系统，包括变频电源、励磁变压器、高压电抗器、无局放电容分压器、均压环等配件，并配合带电作业车进行辅助工作。

2.3 试验仪器、设备的选择计算

根据电缆参数及设备参数进行选择计算。

串谐设备中高压电抗器实际参数：780 kVA/ 130 kV/6 A/144 H/180 min，试验频率为30—300 Hz，共5台。

无局放分压电容器：单节6 000 pF/200 kV，共3节。

查电缆制造厂家提供的电缆参数可知，110 kV 1×400 mm2单芯电缆电容量为0.156 μF/km，电缆全长为2.466 km，单根电缆电容量C=0.156× 2.466=0.385 μF。考虑分压电容器电容量，试验时Cx=0.385+0.006=0.391 μF。

试验时3台电抗器并联，谐振频率f及试验电流Ic计算如下：

式中：Us=128 kV，Cx=0.391 μF，f=36.76 Hz。

试验容量：Po=UI=1 478.4 kVA。

依据现场试验仪器数量应可靠并经济的原则，根据计算，现场只需选用3台高压电抗器和1节电容分压器即能满足试验仪器30—300Hz的频率范围要求。考虑到要有一定调节裕度，另加1台高压电抗器，以备特殊情况需要。

2.4 作业准备工作

作业前要求完成相关组织、技术和安全措施，特别要注意以下几个方面。

(1) 试品电缆GIS终端插至GIS气室内时，该气室微水应该经测试合格。

(2) 将试品电缆GIS室侧的线路电压互感器及避雷器导电杆退出，一次接线断开并接地，进线GIS间隔丙刀闸拉开，丙丁刀闸接地。

(3) 将小西湖区003号塔上6支线路避雷器引线打开并接地。

(4) 对小西湖区003号铁塔接地电阻进行复核性测试，应满足现场试验要求。

(5) 配置试验专用电源：三相交流380 V，空开额定电流不小于100 A。

(6) 塔下布置好安全围栏。

(7) 西关什字变GIS室侧派专人进行相关设备操作及安全监护工作。

(8) 串谐试验设备提前装运到小西湖区003号铁塔下，配备吊车及斗臂车协助试验工作。

(9) 小西湖区003号铁塔处配置夜间工作照明设备，以备急用。

(10) 试验当天天气良好，温度、湿度符合试验要求。

(11) 西关什字变GIS侧试品电缆侧GIS间隔丙丁1刀闸接地，丙刀闸断开，丙丁刀闸合上。

2.5 作业现场接线

在作业现场，根据串联谐振交流耐压试验的需要和试验原理进行了试验仪器的布置和接线。

2.6 实际作业过程

接通变频电源后，进行面板设置时发现菜单不能设置，在等待了一段时间后才能进行菜单设置，初步分析为环境温度低且仪器预热时间不够所致。

升压中，找到谐振点后，再手动升压至65 kV后，继续增加低压输出电压，发现电压小幅震荡，然后保持不变。用万用表测量变频电源低压进线处电源电压，数值无变化。断电后，对电缆放电，重新查找谐振点，手动升压至65 kV后，继续升压，仍然发现低压电压及低压电流保持不变，高压电源有较大波动。经现场分析判断：高压试验引线部分是裸铜线，存在电晕放电现象，且高空风力较大，试验引线有摆动，导致高压试验电压来回波动；试品电缆较长(2.4 km左右)，中间电缆接头处有接地箱及交叉互联箱，其有抑制金属护套电压突然升高及减少护层环流的作用，从而使升压速度放缓。等待一段时间后，继续升压至75 kV，发现电压无法继续上升；等待约10 min后，才升压至100 kV；等待5 min后，试品电缆及GIS侧无异常后，继续升压至110 kV。达到设置电压1 h后，自动降压，断开电源，试验顺利完成。

该变电站110 kV进线电缆交流耐压试验合格。

3 结论

通过利用串联谐振方式对某变电站110 kV进线电缆进行交流耐压试验，确认了电缆质量过关、敷设及安装工艺质量合格，保证了该变电站顺利按计划投产，并在1年多的运行期间未出现绝缘故障。这证明了该试验方法和试验结果是可靠的，也为今后该公司110 kV电缆交流耐压试验工作的顺利开展提供了示范。

1 王杰辉．电缆耐压试验的分析与探讨[J].科技致富向导，  2011，19(21)：322.

2 张仕勇，李永腾，阮浩杰，等．0.1 Hz超低频交流试验  系统的研究[J].华东电力，2011，40(6)：908-911.

华能达拉特电厂深入开展“安全生产责任制深化落实年”活动

近日，华能集团北方公司达拉特电厂认真贯彻落实集团公司有关文件精神要求，结合电厂实际深入开展“安全生产责任制深化落实年”活动。该厂成立了以党政主要领导为组长的“安全生产责任制深化落实年”活动领导小组，做好宣传发动、自查评估、推广应用等工作，抓好重点部位、关键环节的安全生产责任制落实。

(1) 建立安全生产责任制落实评估机制，制定评估标准，量化责任指标，通过自查评估，全面自纠自改，推进动态评估，促进责任落实。

(2) 修订完善各项规章制度和规程标准，强化制度措施落实执行，形成“靠制度管人、按制度办事”的良好工作秩序。

(3) 建立反“三违”机制，树立违章“零容忍”观念，严肃考核，实行“一票否决”，强化“三违”整治。

(4) 通过执行危险点分析、操作检查卡等，强化风险分级管控；推进隐患排查治理体系建设，严格执行重大隐患挂牌督办制度。

(5) 强化外包工程(外委检修项目)管理，把承包单位纳入厂内安全生产管理体系，实现安全工作同布置、同检查、同考核、同总结、同评比。

（来源：中国华能集团公司网站 2017-04-01）

2016-10-26。

王趁录(1972—)，男，高级工程师，主要从事变电运维检修管理工作，email：402474421@qq.com。