技術(shù)天地
串聯(lián)諧振交流耐壓技術(shù)原理及應(yīng)用
發(fā)布日期：2020-06-12 點擊：4314次
隨著電力系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的革新與發(fā)展，交聯(lián)聚乙烯電力電纜(SFBX ) 在很多領(lǐng)域逐漸取代油浸紙絕緣電纜得到廣泛應(yīng)用，為檢驗投運前電纜的敷設(shè)和安裝質(zhì)量和投運后電纜的絕緣強(qiáng)度，都應(yīng)對電纜進(jìn)行耐壓試驗。
計控廠電力試驗車間負(fù)責(zé)本鋼各級廠礦變電所、配電站的各種高壓設(shè)備的絕緣檢測和保護(hù)試驗。多年來一直采用直流耐壓手段對交聯(lián)電纜進(jìn)行絕緣強(qiáng)度的考核，直流耐壓對于(SFBX 電纜可產(chǎn)生絕緣破壞的積累效應(yīng)，從而加速電纜絕緣的老化、劣化，增加電纜接地、短路的故障率，威脅系統(tǒng)運行安全。實踐證明，只有對電纜進(jìn)行交流耐壓，才能有效減少對絕緣的破壞程度，提高電纜運行壽命。近年來，經(jīng)過短暫應(yīng)用的超低頻0． 1HZ 耐壓試驗就其等效性還有待進(jìn)一步研究，并且由于試驗設(shè)備容量所限只能用于10KV 及以下電纜的耐壓試驗。
SFBX 電纜直流耐壓試驗存在的問題
早期檢測電纜絕緣強(qiáng)度和絕緣狀況的技術(shù)手段通常采用直流耐壓手段，該項技術(shù)雖然具有試驗容量低、試驗效果直觀等優(yōu)點，但其試驗機(jī)理不是模擬高壓電氣設(shè)備運行狀況，并且對電纜造成潛在的運行危害，對于交聯(lián)聚乙烯電力電纜( XLPE) 采用直流耐壓技術(shù)所存在的弊端主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
( 1) 由于直流電壓施加于電纜絕緣上時所形成的電場分布與交流電場不同，所以直流耐壓試驗不能真實反映被試電纜在運行狀態(tài)下的過電壓能力。
( 2) 研究表明，基于XLPE 電纜結(jié)構(gòu)的特點，其具有存積單極性殘余電荷的能力，在直流電場作用后，存積的殘余電荷若不能有效的釋放掉，投運后疊加在直流殘余電荷上的交流電壓峰值可能致使電纜發(fā)生擊穿。
( 3) 在對XLPE 電纜進(jìn)行直流耐壓試驗時，由于空間電荷效應(yīng)的作用，施加于被試電纜絕緣上的電場強(qiáng)度可比電纜絕緣工作電場強(qiáng)度高十幾倍，即便通過了直流耐壓試驗，被試電纜的絕緣也將受到嚴(yán)重的損傷。
( 4) XLPE 電纜致命的一個弱點使絕緣內(nèi)易產(chǎn)生水樹枝，一旦產(chǎn)生水樹枝，在直流電壓下會迅速轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌渲?，并形成放電，加速了絕緣劣化，以致于運行后在工頻電壓作用下形成擊穿。
串聯(lián)諧振基本原理
變頻串聯(lián)諧振的等效性經(jīng)國內(nèi)外研究已經(jīng)得到了普遍的認(rèn)可，并得到了廣泛的推廣應(yīng)用。變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗方法是通過合理配置試驗回路中的電容器、電抗器，并改變試驗系統(tǒng)的試驗頻率( 范圍30 － 300HZ) ，人為造成試驗回路諧振，使試品上的電流大部分為容性電流與感性電流相減后電流，試品消耗的功率僅接近電源有功功率，從而有效降低試驗電源容量，試驗設(shè)備重量大大減輕。
串聯(lián)諧振電源在電力系統(tǒng)應(yīng)用的優(yōu)點
變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置具有如下優(yōu)點( 特點) :
( 1) 所需的試驗電源的容量較小。依據(jù)串聯(lián)諧振原理，被試品上的試驗電壓為電源電壓的Q 倍( Q為品質(zhì)因數(shù)，一般大于30) ，即品質(zhì)因數(shù)Q 越高，所需試驗電源的容量越小。
( 2) 成套設(shè)備靈活、輕便。由于試驗裝置的諧振電抗器可以根據(jù)需要采用串并聯(lián)方式使用，單體設(shè)備可以做的輕便靈活，單體重量可以大大減輕，適合于流動現(xiàn)場的使用。
( 3) 輸出電壓的波形良好。由于諧振電抗器L與被試品Cx 構(gòu)成的高壓諧振回路是一個良好的濾波回路，因此，被試品Cx 上獲得的電壓波形為良好的正弦波。
( 4) 對被試品的破壞作用小。當(dāng)被試品的絕緣薄弱部位被擊穿時，諧振回路將失去諧振條件，高壓回路和低壓回路的電流會快速減小，可防止大的短路電流對擊穿點的過分燒蝕，使被試品受到的損傷降到最低。
( 5) 防止恢復(fù)過電壓的產(chǎn)生，試品發(fā)生擊穿時，因處于諧振狀態(tài)，高電壓隨即消失，電弧瞬間熄滅，由于恢復(fù)電壓的再建立過程很長，從而防止任何恢復(fù)過電壓。
對于交聯(lián)聚乙烯電纜的交流串聯(lián)諧振耐壓技術(shù)是目前國內(nèi)外較為先進(jìn)的測試手段，經(jīng)過一年來在本鋼電力系統(tǒng)中的應(yīng)用效果比較顯著，但該項技術(shù)主要運用與考核電纜的絕緣強(qiáng)度，對于電纜絕緣劣化趨勢無從考證，還需借助于測量電纜的絕緣電阻和吸收比等輔助測量手段共同判定電纜的絕緣狀況。同時，我們也深刻注意到在本鋼電力系統(tǒng)中應(yīng)用該項技術(shù)尚處于探索性階段，需要大量的試驗和積累原始數(shù)據(jù)，不斷完善試驗規(guī)程和試驗方法。以保證XLPE 電纜在本鋼電力系統(tǒng)中安全、穩(wěn)定的運行。
