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交联电缆现场交流耐压试验中谐振试验装置的合
时间: 2018-11-08 12:31 来源: 未知 作者: 科新电力 点击:
   对于采用带并联补偿的变频串联谐振试验装置接线方式对交联聚乙烯电缆进行现场交流耐压试验时,并联补偿的电抗器对谐振时的品质因素的影响进行了分析,并提出解决现场电缆交流耐压试验中合理选择、配置有关的谐振试验装置的方法。

文章概述  
  随着电力事业的发展,高压交联聚乙烯电缆(以下简称“交联电缆”)的使用越来越多。由于技术及有关规程要求,交联电缆在敷设安装和发生故障时,必须在现场进行交流耐压试验。由于试验时被试品的试验电压很高,电流也比较大,对试验电源的要求很高。
  目前现场使用的试验装置主要有两大类,即进口(或仿进口)的方波调制型和标准正弦波调频调压谐振型。两种谐振试验装置采用回路谐振的原理来满足试验所需的电压和电流要求。
  在交联电缆进行交流耐压试验时,如电缆的试验电压比较高,但长度较短试品电容量不大,试品电流较小,试验只需考虑对试验电源装置的输出电压要求,常常采用串联谐振的方式进行试验。当被试电缆的长度较长,试品电容量大,试品电流很大,单一的串联谐振的方式不能满足试验要求,因此拟采用“串并联谐振法”,即增加了并联补偿的串联谐振方式,利用轻便的、较小容量的谐振试验装置,对数公里长的交联电缆成功地进行了交流耐压试验。
  显然,当电缆长度增加,试验所需的试验电流增大时,只需进一步增加电抗器的台数,总能满足试验要求。实践和理论分析表明,试验回路中并联补偿的电抗器的数量不能无限增加。
  在对宝应大道改造工程铺设的2组4.2km的110 kV电缆进行现场试验。和对江苏宝应经济开发区国泰路110 kV电缆工程的2组1.5 km长的110 kV电缆做交流耐压试验。试验中,尝试了多种方式,发现当试验回路中并联补偿的谐振电抗器的数量增加时,试验回路的品质因数及对试验电源容量的要求也发生变化。

现场试验情况
        试验设备参数
  调频电源:采用扬州拓普电气科技有限公司生产的变频串联谐振试验装置。输出为0~865 V标准正弦波,频率调节范围:30~300 Hz。
  电抗器参数(单节):额定电压267 kV、额定电流4 A,50 Hz时的品质因素为50。
     从试验数据(比较试品电容为0.6048μf和0.6627μf时)可以看出,在试品电容量相近,并联回路电抗器的并联台数增加时,回路的品质因数明显下降,电容量小的试品试验电流反而增加。

串并联法的原理分析
     等值电路图(未计被试品的电阻)
     计算分析
  在等值电路图中,电感为L,品质因数为Q1;整个回路的品质因数为Q,回路总的电阻为R′,并联回路总的阻抗为Z。
  在试验时,电路处于谐振状态,试验变压器仅需要提供整个试验回路的有功损耗部分的功率。在Cx两端未并电抗器并忽略Cx及试验变压器的有功损耗的条件下,试验回路的品质因数为Q=ωL/R。如试验装置受到限制,为减小试验电流,在Cx两端并电抗器。可以看出,谐振时电路中的电压Uab和Ubc的幅值是相等的,所以试验中试验电压不变时每台电抗器的有功损耗相同,设与被试品并联的电抗器为n只,各电抗器的参数相同,则试验电路的总损耗增加到原来的n+1倍。此时,如果Cx和电抗器的谐振频率保持不变,则试验回路的品质因数为:
        但实际上,在大多数情况下,当并联的电抗器数n变化时,Cx的并联电路中的等值参数Cx值将改变,电路的谐振频率(调频时)或串联的电抗器的值将要改变,引起ωL值的变化,使电路的品质因数改变。
  当电源装置为调频电源时,当n增加时谐振频率ω增加,ωL值增加使得Q增加。若考虑由于频率的增加,电抗器的损耗会有所增加及n增加引起的整个电路的损耗增加,它使Q值降低。所以,整个电路的实际品质因数总是小于Q1,大于Q1/(n+1)。
  当电源装置为调感电源时,n增加,电抗器L增加,ωL值增加,使得Q增加。n增加引起的整个电路的损耗增加,它使Q值降低,整个电路的实际品质因数也是小于Q1,大于Q1/(n+1)。

交联电缆现场交流耐压试验应注意的事项
   1、目前单节谐振电抗器在50 Hz下本体的Q值一般大于50。为了便于串并联方法的灵活运用,单节电抗器Q值应尽量大,也即尽量降低电抗器的损耗。
   2、根据被试电缆的长度和电容量,选择适当参数 (电感量、额定电流、额定电压)的谐振电抗器及数量。
   3、调频电源的输出电压的调频范围一般为30~300 Hz。
   4、并联法中谐振电抗器的节数越少越好。受试验装置的限制,并联补偿的电抗器的节数n,应满足以下关系:Q1(n+1)大于试验电压Uc/变压器的励磁电压U。
   5、从设备的使用效率和经济性考虑,5 km长以内110 kV电缆试验(或电容量小于0.67μf的试 品),配置输出功率为75 kW的调频电源装置即可;5km长以上的电缆试验,最好使用更大输出功率的调频电源装置。
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