電纜高壓試驗中變頻串聯諧振技術的應用

電纜高壓試驗中變頻串聯諧振技術的應用

變頻串聯諧振技術是當前電纜高壓試驗比較常用的一種方法，我們以變頻串聯諧振的原理、組成及的了解為基礎，來分析和研究變頻串聯諧振技術在高壓電纜交接試驗中的應用，并對此方法的科學性、實用性和性加以確定的。下面我們對變頻串聯諧振技術在電纜高壓試驗中的應用進行研究和分析，同時希望為同類研究提供參考。

1 串聯諧振技術的概述

1.1 串聯諧振的產生：

  在電阻、電感、電容元件組成的串聯電路中，在一定條件下出現電路端電壓和總電流同相位的現象叫作串聯諧振。下面我們對電阻、電感、電容串聯電路發生諧振的條件和諧振時電路的特性進行分析。

  在電阻、電感、電容元件組成的串聯電路中，當感抗與容抗相等時，端電壓和電流就會在同相位，所以當感抗和容抗一定時（ωL＝1/ωC），就可以使電路的諧振發生改變。又由于當串聯電路阻抗zui小、電流zui大時，在L和C上會產生高電壓（比電源電壓大很多倍），因此串聯諧振也稱電壓諧振。

1.2 串聯諧振的特點

（1）串聯諧振具有電路呈純電阻性的特點。當端電壓與總電流處于相同相位，則電抗值等于零，而阻抗值與電阻值相等。

（2）I0=U/R，當電路的電壓一定時電流zui大。

（3）當電路采用串聯諧振技術時，電容兩端的電壓為電源電壓的很多倍。

1.3 變頻串聯諧振的構成

  變頻串聯諧振主要包含變頻電源、高壓電抗器/勵磁變壓器及電容分壓器四部分。運用將電阻、電感、電容元件組成串聯在電路中出現電路端電壓和總電流同相位的現象原理，再通過勵磁變壓器來激發串聯諧振回路，并對變頻控制器輸出頻率進行調節，從而促使回路電感與試品之間出現串聯諧振。

2 電力電纜中變頻串聯諧振技術的應用

2.1 試驗項目及設備接線材料的選擇

  在試驗項目中選擇的電纜芯線時選擇的芯線外護套的絕緣電阻值要符合設計要求，通常情況下在選擇對外護套的絕緣電阻測量時選適當的兆歐表對外護套的絕緣電阻進行測；在進行電纜芯線對護套的交流耐壓試驗和電纜芯線對地的交流耐壓試驗時，需要依照GB50160-2006《電氣安裝工程電氣設備交接試驗標準》來完成整個試驗內容。

2.2 電纜高壓試驗

  電纜高壓試驗十分重要,因此,實驗過程需要嚴格按照以下順序進行：

（1）在電纜終端位置安裝相應試驗設備，并完成設備的調試工作。試驗場地周圍，需要試驗人員設置圍欄，并將“高壓危險”警示牌放置在圍欄附近，提醒行人注意安全。

（2）在進行高壓試驗前，試驗人員需要完成電纜的絕緣電阻測量，務必保證電纜線與有關規定相符；

（3）將引線接與試驗電纜終端接頭中的一相連接；

（4）完成接線后檢查試驗回路接線與儀表，檢查需要全面、仔細，保證連接的可靠性；

（5）在閉合試驗電源后調整變頻電源的頻率，調試試驗回路至達成諧振，并把調壓器調至設備的初始位置；

（6）逐漸調節輸出電壓，直到達到試驗電壓，在維持此狀態1h后將將試驗電壓迅速降到零，并斷開試驗電源，在接地線掛在高壓端。

（7）進行試驗的過程中，如果有閃絡和擊穿等異常現象出現，需要立即停止試驗，并對電纜進行詳細的檢查，在確保電纜無損壞后繼續進行耐壓試驗。

（8）確認無損壞后重復步驟6，如發生擊穿、閃絡現象后要對電纜進行修復，直至符合電纜耐高壓試驗的要求。

（9）完成電纜耐高壓試驗。

2.3 試驗頻率

  由于電力電纜的電容量比較大，在對電纜進行耐高壓試驗時采用傳統的工頻試驗變壓器進行試驗時由于工頻試驗變壓器有體積大、工作電源大等缺點，使其在施工現場難以被采用，而串聯諧振交流耐壓設備由于其輸入電源的容量小、體積小、重量輕且運輸方便等諸多特點，使其于電纜高壓試驗中被廣泛采用。目前，在電力電纜高壓試驗時由于30~300 Hz的調頻式串聯諧振試驗設備存在自動調諧、多重保護、噪音低且靈活多變等諸多優點而應用廣泛。

2.4 串聯諧振電源的優點

（1）因串聯諧振電源需要經過調節諧振電抗器與被測電纜電容間的頻率來產生電壓與電流，因此，在纜高壓試驗的整個過程中，只需要電源為系統提供部分有功消耗能量來節省電能的消耗。

（2）因串聯諧振電源舍去笨重調壓與調頻裝置，在很大程度上降低了設備的體積與重量，有效降低試驗設備的占用面積。

（3）當采用串聯諧振電源試驗電纜發生擊穿時，回路的電容值就會迅速改變，使系統脫諧，從而使電流下降、高電壓消失、電弧即刻熄滅，有效的防止了短路電流燒傷事故的發生。

（4）諧振電源屬于諧振式濾波電路，因此，能使畸變的電壓輸出波形改變為波形較好的正弦波形，避免輸出電壓發生波形畸變，從而能有效防止發生諧波峰值擊穿試驗電纜現象。

（5）若發生試驗電纜擊穿現象時，因諧振條件消失，伴隨著高壓也消失，使電弧即刻熄滅。并且由于再建立電壓的過程需要很長時間也很容易造成閃落電壓前斷開電源現象的發生，但采用串聯諧振電源不會出現任何恢復過電壓。

3 電纜高壓試驗中采用變頻串聯諧振技術的發展前景

  隨著電力需求的擴大也伴隨著電網覆蓋面不斷擴大，交聯聚乙烯絕緣電纜被各地供電系統大量使用。由于傳統電纜的直流高壓試驗，已經遠遠不能滿足社會需求，轉而采用攜帶輕便、結構簡單的以串聯變頻諧振方式進行容性試品的交流耐壓試驗被廣泛采用。變頻串聯諧振技術是當前電纜高壓試驗比較流行的一種新的方法與潮流，在未來國內外的電力發展中必得廣泛利用。