高压电力电缆耐压试验施工技术

陈金山

中车戚墅堰机车有限公司生产保障公司 江苏常州 213000

1 变频谐振交流耐压试验

1.1 工艺原理

高压电力电缆交流耐压试验采用调频式串联谐振方式。交流220V 或380V 电源，由变频源转换成频率、电压可调的电源，经励磁变压器，送入由电抗器L 和电容C 构成的高压串联谐振回路。变频器经励磁变压器向主谐振电路送入一个较低的电压，调节变频器的输出频率，电路中的感抗、容抗以及电流随之改变，通过调节电源的频率使感抗等于容抗，电路即达到谐振状态[1]。

根据串联谐振原理，采用调频调压方式，当电路达到谐振状态时，回路中的电流最大，且与输入电压同相位，使被试品获得一个高于励磁电压50-150 倍的电压UCX。

变频谐振试验典型接线图图2 中，L1 为串联电抗器，L2 为并联电抗器，Cx 为被试设备对地电容。为了应用方便，把谐振电路计算简化，本文涉及的选型估算等计算主要考虑这三个元件，试验系统中其它元件对系统谐振条件影响相对较小。

现场已安装的电气设备，其电容量Cx 是固定不变的，要使试验电路产生谐振就要改变试验电路的电感L 或频率ω。采用传统无级调感的方法来满足谐振，需采用外形尺寸和重量都很大的可调电抗器。现在使用的新型谐振设备采用变频电源无级调频，励磁调压，电抗器散件组装的方法来实现调频调压的功能[2]。

串联电抗器组L1 在电路中起升压作用，如果被试设备所需施加试验电压较高，可以增加L1 的大小（节数）；而并联电抗器组L2 在电路中起分流作用，当测试对地电容量较大被试设备时，如长距离聚乙烯电力电缆，可适当增加L2大小来补偿Cx的容性无功。

2 串联谐振装置在电力高压试验之中的优势

2.1 串联谐振装置小体积、大容量

传统的电力高压试验当中很难达到高压检测所需，受外界干扰因素较多，其准确性确实不高。为了能够解决该问题，就出现了串联谐振装置，该装置也是在不断的摸索和积累当中逐步发展成现如今的变频串联谐振装置，并且从体积和容量上都取得了不断的突破。现阶段的串联谐振装置不仅体积小，不占太多的空间，而且容量还很大，能够最大程度上满足电气高压试验所需，并且还能够达到节能减排的目的，为环境保护带来一定的助力，并且为电力高压试验的精准度以及工作效率带来显著提升。

2.2 串联谐振装置改变电压的波形

因为串联谐振装置采取的是谐振式的电路电流波形，因此对于输出的电压波形也就有了比较大的优化，并且输出的电压波形大多为正弦波形，这就使得串联谐振装置可以非常有效的预防被检测的试验对象所损伤，降低了该装置在检测过程当中的受损率。

2.3 避免电力高压试验中出现的故障

由于传统的检测方式很容易出现检测不全面的现场从而导致检测结果不准确，让高压试验检测失去了既定的意义，并且容易出现短路故障，对于整个电力设备的安全性而言都是极大的威胁[3]。串联谐振装置的出现就大大的解决了该类问题的产生，为整个高压试验检测提供更加可靠的试验环境，减少事故的发生，增强试验的精准度和安全性。

3 典型方案选型示例

3.1 电力电缆变频串联谐振选型及试验

3.1.1 被试设备参数

被试设备：220kV 电力电缆。被试设备电压：220/127kV，电缆长度约100m，核心铜导体的截面积约为800mm2。被试设备试验电压：1.7U0=215.9kV。

3.1.2 计算过程

假设试验频率为50Hz，从被试设备出厂标明参数得知，该型号电缆单位长度电容量为0.155μF/km，得该电缆的电容量为：

Cx=(0.155×0.1)μF=1.55×10-8F

试验电流：Ic=Ucx×2πf×Cx=0.84A

变频谐振试验设备的电抗器有两种型号。第一种的单节电感量为130H，额定电流1A，电压25kV，适用于Q 值较高的被试设备如电力电缆、变压器、GIS 等。第二种的单节电感量为22H，额定电流3A，额定电压20kV。适用于Q 值较低的被试设备如发电机、电动机等。

从满足电压、电流方面考虑，选额定电流为1A，电压25kV的电抗器9 只，励磁变调至10kV 档位。被试设备可施加的试验电压最大值：

Umax=25kV×9+10kV=235kV

3.1.3 试验结果

对被试设备接线试验，试验过程正常，各项试验数据合理。

4 结语

变频谐振的试验设备相对于传统的工频试验变压器，试验的原理较为复杂。对于谐振试验成套设备的参数也要熟练掌握，例如电抗器、励磁变、谐振电源的额定电流和额定电压等设备参数，才能充分发挥变频谐振试验设备的作用，确保变频谐振试验和试验人员的安全。