一、利用串聯(lián)諧振進(jìn)行交流耐壓試驗的方法
根據串聯(lián)諧振原理，利用勵磁變壓器激發(fā)串聯(lián)諧振回路，調節變頻控制器的輸出頻率，使回路電L和試品電纜串聯(lián)諧振，諧振電壓即為加到試品上的電壓，基本原理如圖1所示。
華意電力試驗工程師：一般利用諧振進(jìn)行交流耐壓試驗，有以下幾種方式。
1、串聯(lián)諧振。如果試品電纜的試驗電壓較高而電容量較小，一般可采用串聯(lián)諧振方式。
2、并聯(lián)諧振。如果試品電纜的試驗電壓較低而試品容量較大時(shí)，一般可采用并聯(lián)諧振方式。
3、串—并聯(lián)諧振。當試驗電壓較高、試品電纜電容量較大時(shí)，試驗設備難以滿(mǎn)足上述2種方式的要求，原因是:
① 合適的高電壓大容量的電抗器一般單位都不具備；
② 不同長(cháng)度的電纜電容量不相同，需要的電抗器也不一樣，即使是可調電抗器也往往由于可調范圍有限而難以滿(mǎn)足試驗要求。因此，僅靠配備合適的電抗器來(lái)滿(mǎn)足試驗要求就比較困難，所以國內外進(jìn)行長(cháng)電纜交流耐壓試驗時(shí)，一般均采用串—并聯(lián)調頻諧振方式。華意電力-專(zhuān)業(yè)電氣試驗設備生產(chǎn)商。
二、電纜交流耐壓試驗方法實(shí)踐
2.1 項目概況
某新建110?kV變電站，2 回進(jìn)線(xiàn)電纜已敷設完畢，需對110?kV型號為VC-YJLW02-V-64/110-1×400?mm2 的交聯(lián)聚乙烯進(jìn)線(xiàn)電纜進(jìn)行交流耐壓交接試驗。電纜全長(cháng)2.466?km，試品電纜一端GIS終端已插至GIS氣室內，另一終端已敷設固定到小西湖1120小桃開(kāi)二線(xiàn)003號電纜終端鐵塔上。
2.2 試驗方案和儀器的確定
現有的串聯(lián)諧振設備只能滿(mǎn)足單次對1根110?kV電纜進(jìn)行交流耐壓試驗，按照GB50150—2006《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》規定，110?kV 電纜主絕緣交流耐壓試驗時(shí)間為1?h。考慮升壓 1?h 后高壓電抗器溫升，需冷卻 1?h 后才能繼續工作，故單根電纜試驗時(shí)間需要 2?h，6根電纜試驗時(shí)間需要 12?h。再考慮電纜試驗前串聯(lián)諧振設備吊裝、布置、塔上接線(xiàn)準備、塔上接線(xiàn)換線(xiàn)、GIS 設備操作時(shí)間，實(shí)際試驗工作需從當天早上開(kāi)始直至第 2 天早上才能完成。因需在塔上進(jìn)行變更試驗接線(xiàn)，加之夜間溫度較低、光線(xiàn)較差，工作危險性較高。經(jīng)綜合考慮，決定對小西湖區 003 號鐵塔左側 3 根電纜 ( 西面 ) 進(jìn)行主絕緣交流耐壓試驗，小西湖區 003 號鐵塔右側 3 根電纜 (東西方向)采用施加正常系統相對地電壓 24?h 方法進(jìn)行考核。加壓點(diǎn)選擇在小西湖區 1120 小桃開(kāi)二線(xiàn) 003號電纜終端鐵塔處 2 回 110?kV 西關(guān)變 110?kV 進(jìn)線(xiàn)電纜接頭處，需從試品電纜終端頭處裝設試驗加壓線(xiàn)至串聯(lián)諧振設備。
串聯(lián)諧振試驗儀器決定選用HVFRF-3900×5 調頻串聯(lián)諧振試驗系統，包括變頻電源、勵磁變壓器、高壓電抗器、無(wú)局放電容分壓器、均壓環(huán)等配件，并配合帶電作業(yè)車(chē)進(jìn)行輔助工作。
2.3 試驗儀器、設備的選擇計算
根據電纜參數及設備參數進(jìn)行選擇計算。
串諧設備中高壓電抗器實(shí)際參數：780kVA/130kV/6A/144?H/180min，試驗頻率為30—300?Hz，共5臺。
無(wú)局放分壓電容器：?jiǎn)喂?000pF/200?kV，3節。
查電纜制造廠(chǎng)家提供的電纜參數可知，110?kV 1×400?mm2單芯電纜電容量為0.156?μF/km，電纜全長(cháng)為2.466?km，單根電纜電容量C =0.156×2.466=0.385?μF。考慮分壓電容器電容量，試驗時(shí)Cx=0.385+0.006=0.391μF。試驗時(shí)3臺電抗器并聯(lián)，諧振頻率f及試驗電流Ic計算如下：
依據現場(chǎng)試驗儀器數量應可靠并經(jīng)濟的原則，根據計算，現場(chǎng)只需選用 3 臺高壓電抗器和 1 節電容分壓器即能滿(mǎn)足試驗儀器 30—300Hz 的頻率范圍要求。考慮到要有一定調節裕度，另加 1 臺高壓電抗器，以備特殊情況需要。
2.4 作業(yè)準備工作
作業(yè)前要求完成相關(guān)組織、技術(shù)和安全措施，特別要注意以下幾個(gè)方面。
1、試品電纜 GIS 終端插至 GIS 氣室內時(shí)，該氣室微水應該經(jīng)測試合格。
2、將試品電纜 GIS 室側的線(xiàn)路電壓互感器及避雷器導電桿退出，一次接線(xiàn)斷開(kāi)并接地，進(jìn)線(xiàn) GIS 間隔丙刀閘拉開(kāi)，丙丁刀閘接地。
3、將小西湖區 003 號塔上 6 支線(xiàn)路避雷器引線(xiàn)打開(kāi)并接地。
4、對小西湖區 003 號鐵塔接地電阻進(jìn)行復核性測試，應滿(mǎn)足現場(chǎng)試驗要求。
5、配置試驗專(zhuān)用電源：三相交流 380?V，空開(kāi)額定電流不小于 100?A。
6、塔下布置好安全圍欄。
7、西關(guān)什字變 GIS 室側派專(zhuān)人進(jìn)行相關(guān)設備操作及安全監護工作。
8、串諧試驗設備提前裝運到小西湖區 003 號鐵塔下，配備吊車(chē)及斗臂車(chē)協(xié)助試驗工作。
9、小西湖區 003 號鐵塔處配置夜間工作照明設備，以備急用。
10、試驗當天天氣良好，溫度、濕度符合試驗要求。
11、西關(guān)什字變 GIS 側試品電纜側 GIS 間隔丙丁 1 刀閘接地，丙刀閘斷開(kāi)，丙丁刀閘合上。
2.5 作業(yè)現場(chǎng)接線(xiàn)
在作業(yè)現場(chǎng)，根據串聯(lián)諧振交流耐壓試驗的需要和試驗原理進(jìn)行了試驗儀器的布置和接線(xiàn)。
2.6 實(shí)際作業(yè)過(guò)程
接通變頻電源后，進(jìn)行面板設置時(shí)發(fā)現菜單不能設置，在等待了一段時(shí)間后才能進(jìn)行菜單設置，初步分析為環(huán)境溫度低且儀器預熱時(shí)間不夠所致。
升壓中，找到諧振點(diǎn)后，再手動(dòng)升壓至 65?kV后，繼續增加低壓輸出電壓，發(fā)現電壓小幅震蕩，然后保持不變。用萬(wàn)用表測量變頻電源低壓進(jìn)線(xiàn)處電源電壓，數值無(wú)變化。斷電后，對電纜放電，重新查找諧振點(diǎn)，手動(dòng)升壓至 65?kV 后，繼續升壓，仍然發(fā)現低壓電壓及低壓電流保持不變，高壓電源有較大波動(dòng)。經(jīng)現場(chǎng)分析判斷：高壓試驗引線(xiàn)部分是裸銅線(xiàn)，存在電暈放電現象，且高空風(fēng)力較大，試驗引線(xiàn)有擺動(dòng)，導致高壓試驗電壓來(lái)回波動(dòng)；試品電纜較長(cháng) (2.4?km 左右)，中間電纜接頭處有接地箱及交叉互聯(lián)箱，其有抑制金屬護套電壓突然升高及減少護層環(huán)流的作用，從而使升壓速度放緩。等待一段時(shí)間后，繼續升壓至 75?kV，發(fā)現電壓無(wú)法繼續上升；等待約 10?min 后，才升壓至100?kV；等待 5?min 后，試品電纜及 GIS 側無(wú)異常后，繼續升壓至 110?kV。達到設置電壓 1?h 后，自動(dòng)降壓，斷開(kāi)電源，試驗順利完成。
該變電站 110?kV 進(jìn)線(xiàn)電纜交流耐壓試驗合格。
三、結論
通過(guò)利用串聯(lián)諧振方式對某變電站 110?kV 進(jìn)線(xiàn)電纜進(jìn)行交流耐壓試驗，確認了電纜質(zhì)量過(guò)關(guān)、敷設及安裝工藝質(zhì)量合格，保證了該變電站順利按計劃投產(chǎn)，并在 1 年多的運行期間未出現絕緣故障。這證明了該試驗方法和試驗結果是可靠的，也為今后該公司 110?kV 電纜交流耐壓試驗工作的順利開(kāi)展提供了示范。
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