串联谐振在XLPE电缆耐压试验中的应用
变频谐振耐压试验在35kV及以下XLPE电缆中的应用

变频串联谐振耐压试验在35kV 及以下XLPE 电缆中的应用摘 要 随着人们对交联聚乙烯电力电缆和交流耐压试验的认识的不断提高,越来越认为现行的超低频(0.1Hz )耐压试验不适合用于交联聚乙烯电缆。
论文介绍了变频串联谐振的基本原理、试验设备的构成、接线、以及在现场的使用注意事项。
关键词 变频串联谐振;耐压试验0 前言随着人们对交联聚乙烯电力电缆和交流耐压试验的认识的不断提高,越来越认为现行的超低频(0.1Hz )耐压试验不适合用于交联聚乙烯电缆。
其实,北京在6年前已经开始在110kV 及220kV 交联聚乙烯电缆中应用了串联谐振耐压试验,但设备的造价十分昂贵,设备构成复杂,需要两台大型拖车运输,每路的一次试验费用很高,由此限制了它的应用范围。
在北京市电力公司形成了这样的局面,在10kV 交联聚乙烯电缆中,应用超低频(0.1HZ )耐压试验设备和方法,在110kV 及以上电压等级的交联聚乙烯电缆中,应用变频串联谐振耐压试验设备。
近年来,试验设备的制造水平不断提高,使得设备小巧,更加适合现场移运,在10kV 交联聚乙烯电缆中有逐步取代超低频(0.1Hz )耐压试验设备的趋势。
1 变频串联谐振的基本原理如图1所示是一个基本的LC 串联回路,要使回路发生谐振,有很高的输出电压,回路中的容抗与感抗必须相等。
即:L C X X = 122fL fCππ=f =根据上式可知,要式上式成立,回路发生谐振,可以调整三个变量,即频率、电感或电容。
变频串联谐振就是改变Us 的频率使LC 串联回路发生谐振而输出高电压。
当回路发生谐振时,有以下关系:o s U QU =212o o o o f L Q R f CR ππ=== s U I QU U R == f =2 变频串联谐振耐压试验2.1 变频串联谐振耐压试验设备工作原理从理论上可知,改变频率、电感或电容其中之一都可以使回路发生谐振,但实际应用的试验设备是电感和电容组成某一谐振频率的回路,再通过变化激励电源的频率实现谐振,其频率范围一般在30~300Hz 之间。
串联谐振电源技术在电缆试验中的应用初探

3 结论
图 3 串联谐振 (电压谐振 )法 2.2.2 并 联 谐 振 (电 流 谐 振 )法 ,当 试 验 变 压 器 的 额 定 电 压 能 满 足 试 验 电 压 的 要 求 ,但 电 流 达 不 到 被 试 品 所 需 的 试 验 电 流 时 ,可 采 用 并 联 谐 振 对 电 流 加 以 补 偿 ,以 解 决 试 验 电 源 容 量 不 足 的 问题 。 如 图 4所 示 。
(收 稿 日期 :2017—10—25) (编辑/周 蕾)
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直 流 耐 压 试 验 不 能模 拟 高 压 交 联 聚 乙烯 电 缆 的 运 行 工 况 ,试 验 效 果 差 ,且 有 一 定 的危 害 性 。交 流 串联 谐 振 电源 技 术符 合 有 关要 求 .能满 足 高 压 高 压 交 联 电 缆 现 场 安 装 交 接 试 验 及 预 防 性 试 验 要 求 。
参 考 文 献 [1]CIGRE WG21.O9.高压挤包绝缘 电缆竣 工试 验建议 导 则 [S]. [2]屠 德 民 .直 流 耐 压 试 验 对 交 联 聚 乙烯 电 缆 绝 缘 的 危 害 性 [M].西 安 交 通 大 学 . [3]DL/T849.6-2004. 电力 设 备 专 用 测试 仪 器 通 用 技 术 条 件第 6部分 :高压谐振试验装置 [S]. [4]DL/T596一l996.电 力设 备 预 防 性试 验 规 程 [S]. [5]GB50150—2OO6. 电气装置安装工程 电气设备交接试 验标准 [S].
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李 静 :串联 谐振 电源技 术在 电缆试 验 中的 应 用初探
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Uc=IXc=— F = — =
串联谐振耐压试验电路的作用有哪些?

武汉华天电力串联谐振耐压试验电路的作用有哪些?串联谐振耐压试验是日常电气设备的调试工作应用做不可或缺的试验方法。
串联谐振电路在变压器和电力电缆等等电气设备耐压试验中都有良好的运用。
本文主要介绍谐振耐压试验电路的具有体用。
(1)电力电缆交流耐压试验。
目前在国际和国内已有越来越多的XLPE交联聚乙烯绝缘电力电缆替代原有的充油油纸绝缘的电力电缆,而传统的直流耐压方法对交联电缆的试验中存在很多问题。
由于交联电缆是大电容量试品,采用串联谐振试验方法既简单方便,又能得到很好的交流电压频率及波形,因此成为目前交联电缆交流耐压试验中zui理想的试验手段。
(2)电力变压器、电抗器和互感器交流耐压试验。
电力变压器、电抗器和互感器的交流耐压试验在国际中已做了明确的规定,即可采用工频电压试验方法,也可以采用感应电压试验方法,试验电压波形应尽可能接近正弦。
在此标准规定下,串联谐振试验电路在任何状况下均可以完成试验,器较宽的频率及电压范围对被试品均有良好的适应性,使用与多种电压等级试品。
(3)SF6封闭式组合电器交流耐压试验。
交流耐压试验方法是SF6封闭时组合电器(GIS)在安装后检查主绝缘情况的重要方法,多数情况下均采用串联谐振试验装置。
(4)其他设备的交流耐压试验。
其他设备如断路器和套管等,其耐 武汉华天电力压试验一般要求为工频电压试验,在工频试验装置不能满足现场要求的情况下,也可采用谐振耐压试验方法代替,而采用谐振耐压试验时,由于器电容量小,则试验频率会较高,但也可采用串联谐振试验装置配以适当的补偿电容量降低试验频率,仪达到近工频的试验频率。
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小议XLPE电力电缆现场耐压试验

小议XLPE电力电缆现场耐压试验摘要:本文详细分析了采用直流耐压试验交联聚乙烯(XLPE)电力电缆存在的弊端,并通过比较介绍了交联聚乙烯电缆交流耐压试验方法,同时列举了现场交流耐压试验的实例,并提倡采用变频串联谐振装置对XLPE电力电缆进行现场耐压试验。
关键词:XLPE电缆变频串联谐振装置交流耐压试验1.前言近年来随着我国城、农网建设改造工程的实施,交联聚乙烯电缆(XLPE)以其合理的结构、工艺及优良的电气性能等优点,在国内获得越来越广泛的应用。
对于电缆主绝缘的耐压试验,IEC推荐了两种方法:一是直流耐压:试验电压为3.7U0,耐压时间5分钟;二是交流耐压:试验电压为1.7U0,耐压时间5分钟;或试验电压为1U0,耐压时间24小时。
随着交联聚乙烯电缆的广泛使用逐渐发现,经直流耐压试验检验通过的电缆,投运不久即有击穿现象发生,初步断定:对交联聚乙烯电缆不宜采用直流高电压进行耐压试验。
2.直流耐压试验对交联聚乙烯电缆存在的弊端高压试验技术的一个通用原则是:试品上所施加的试验电压场强必须模拟高压电器的运行工况。
高压试验得出的通过或不通过的结论要代表高压电器中的薄弱点是否对今后的运行带来危害。
按照此原则,XLPE电缆进行直流耐压试验的弊端主要表现在以下几个方面:2.1直流耐压试验时,会有电子注入到聚合物介质内部,形成空间电荷,使该处的电场强度降低,从而难于发生击穿。
而XLPE电缆的半导体凸出处和污秽点等处容易产生空间电荷。
当在试验时电缆终端头发生表面闪络或电缆附件击穿时,会在电缆芯线上产生波振荡。
在已积聚空间电荷的地点,由于振荡电压极性迅速改变为异极性,使该处电场强度显著增大,损坏绝缘,造成多点击穿。
2.2直流电压下绝缘电场分布与交流电压下电场分布不同,前者按电阻率分布,而后者按介电系数分布,尤其在电缆终端和接头等高压电缆附件中,直流电场强度的分布与交流电场强度分布完全不同。
这往往造成交流工作电压下有缺陷部位在直流耐压的现场试验时不会击穿而被检出,或者在交流工作电压下绝不会产生问题的部位,而在直流耐压现场试验时发生击穿。
变频谐振技术在XLPE电缆耐压试验中的应用

变频谐振技术在XLPE电缆耐压试验中的应用[摘要]XLPE电缆以其线损小,负荷能力强,受自然环境影响小等优点越来越被大量使用根据新(规程>的要求,XLPE电缆只做交流耐压试验,本文通过对变频谐振技术的介绍,结合国内的应用,阐述在实际操作中应注意并掌握的知识。
充分发挥仪器的智能作用,为XLPE电缆试验服务,提高工作效率。
[关键词]变频谐振;XLPE电缩;试验引言:高压交联聚乙烯(XLPE)电缆线路的运行试验表明,现场采用直流耐压试验不能有效地检出有缺陷的XLPE缘电缆及附件。
各国运行经验发现通过直流耐压试验的XLPE绝缘电缆及附件在投入运行后有击穿故障发生。
为保证XLPE电缆的安全运行,国家电力公司和南方电网公司都对交接和预防性试验做出了新的规定,用交流耐压试验替代原来的直流耐压试验,以避免直流试验对电缆造成损伤。
运行经验也证明了这一点,很多电缆在交接试验中进行直流耐压试验顺利通过,但投运不久就发生绝缘击穿事故,正常运行的电缆被直流耐压试验所损坏的情况也时有发生。
而且交流耐压试验因其电场分布符合运行实际情况,故对电缆的试验最为有效,为了便于进行现场交流耐压试验,可以利用变频串联谐振试验设备,IEC517和GB7674认为30~300 Hz交流电压可等效于工频电压。
1变频谐振的用途及优越性我们知道,传统的交流耐压试验是采用试验变压器来完成的。
当被试品的电容量很大时,试验电流,l=2π,fcu,功率为P=2πfcU2,这样需要试验变压器的容量很大而无法进行现场试验。
所以现在大家利用串联谐振的原理来做交流耐压试验,可大幅度减少试验电源容量。
在用串联谐振做交流耐压的时候,有两种方法使电路到达谐振状态,一种是利用一个可调电抗器来调节电感,使试验回路在50Hz附近达到谐振,另外一种就是通过调节试验电压频率而使试验回路达到谐振状态。
调节电抗器的方法虽然可以使耐压试验电压在50Hz附近,但是可调电抗器同样存在试验设备庞大难以运输和进行现场试验的问题。
串联谐振试验系统在电缆耐压试验中的应用

Ke r s o r c b e o n ca r q e c o t g e t e is r s n n e s s e ;se - p t a s o me y wo d :p we a l ;c m mr ilf e u n y v la e t s ;s re e o a c y t m tp u rn f r r
生 产 和 发 展 提 供 了 良好 的 机 遇 , 电缆 的 质 量 , 成 而 则
身试 品的试 验要 求进 行选 择 。一 些老 的电缆 厂 和低 压 电缆 生 产厂 , 一般 习惯 采用 普 通 的升 压 变 压器 试 验 系统 。这类 系统 由调压 器 、 压变 压器 、 压器 和 升 分 控 制 台组 成 , 电路原 理 图如 图 1所示 。 其
中 国分 类 号 : M 2 6T 2 7 T 0 ; M 4
文献 标 识 码 : A
文章 编 号 11 9 (0 2 0— 0 70 3 —3 2 2 0 ) 10 3 3
Th pp ia i f s r e e o n e s s e i ab e v t g e t e a lc ton o e is r s na c y t m n c l ola e ts HE t a Bo e I
(.上海 蓝 渡 高 电 压技 术设 备 有 限公 司 . 海 20 4 ; 1 上 025 2 .广 东新 会 市 电力 工 业 局 电 缆 厂 , 东 古片 广 594) 2 15
摘 要 : 见 的 工额 耐 压 设 备 走 致 可分 为 两 类 : 统 的 升 压 变 压 器 系统 和 串联 谐 振 系境 本 文 比鞋 了这 两 类 设 常 传
串联谐振耐压在电缆试验中的应用

2l3 , 5—6 , 1 4lO
定时 , 可以改变电源频率使之与 电路固有频率一致而发生谐振。 串联谐振高压试品电源的优点:
() 1所需电源容量小
uE ;I — = =
、 R +) / (rX 【
试验电压 25 。或 2 0 .U( U )
,
图 2
R一 回路 电 阻 L 串联 电感 C 试 品 电容 一 — 串 联谐 振 电路 示 意 图
由图可知 : 电路 复阻抗为
/ T 、
Z +t一} = j = jL ) + R ( Rx o
式 中, 电抗 x X , = 是角频率 t 的函数 O
当 Xtd tL ( =o - oo
2 U0
时间( n mi) 5或 6 ) ( o
6 0
当串联谐振 时有 x (, I cI L ) u x =X c 设谐振回路 的品质 因数 :
/
。:
R
:
R
: —
L
tCR o
17 O 2 2 l O3 0 9 f3
1 U( 1 U ) . 。或 . 。 7 4 L U( 1 砜 ) T o或 . 3
6 0 6 0
则 U= U 即被试 品上 获得的 电压 为励磁 电压 的 q , cq , 倍 也就是 说 , 利用额定电压较低 的试验变压器 , 可以得到较高的输出电压。 由于输 出 功率 P Ucs , = I  ̄ 谐振 时, oo 负荷 为纯 阻性 的, cs = , p U , 即 ooI  ̄ 故 = I而加在被 试 品 上 的容 量 P 是 施 加 的 电压 u 和 电 流 I的乘 积 ,即 P= d s sU = q lq , U= P可见 , 被试品上得 到的容量为试验电源的 q 。 就是说 , 倍 也 用小 容量的试验变压器可以对 大容量 的试品进行交流耐压试验。
串联谐振试验装置在XLPE绝缘电缆耐压试验中的应用

[ 图分类 号]T 5 中 M7 [ 文献ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 识码] B
( )直流 电压 下绝缘 电场 分布 与交 流 电压下 电 1 场 的分布 不 同 , 前者 按 电阻分 布 , 而后者 按介 电容 分 布, 尤其 在 电缆终端 和接 头等 高压 电缆 附件 中 , 流 直 电场 强度 的分 布与交 流 完全不 同。这往 往造 成在 交 流工 作 电压下 有缺 陷部位 在做 直 流耐压 的现 场试 验 时不 会被 击穿 ,或 在交 流工作 电压下不 会产 生 问题 的部 位 在进行 直流 耐压 现场试 验 时被击 穿 。 ( )X P 2 L E电缆 自身 的 固有 场 强 高 , 用 很 高 要 的直流试 验 电压甚 至严 重损 伤 电缆情况 下才 能检 出 故 障 。例如 ,0k L E电缆 绝缘 的 5 %处有金 属 2 V X P 0 尖端 , 结果 却在 l 的直流 电压 下才 能 使其 击穿 ; 0 若 在接 头 内有 金 属尖端 或密 封 电缆头周 围有 严重 的 缺 陷 ,即使 用 1 o1 o 2U - 6U 直流 电压进 行 试 验也 不
【 稿 日期】 0 6 0 - 7 收 20 - 2 1 【 者 简 介 】李 继 刚 (9 7 )男 , 北 省 人 , 业 于 华北 电力 学 院 , 程 师 , 作 16 一 , 河 毕 工 现从 事 变 电管 理 工 作 。
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2 0 年第 2 06 4卷第 2期
可 能检 出。
[ 文章 编号] 0 8 6 1 (0 6 0 - 0 4 0 l 0 — 2 8 2 0 )2 0 2 - 2 近年 来 , 随着城 网改 造工程 的 实施 , 高压 交联 电 缆开 始大 量使 用 。数千米 长 的电缆 线路具 有较 大 电 容 , 如 1 m 长 的 l0k 交联 聚 乙烯 ( L E) 例 0k 1 V X P 绝 缘 电缆 电容可 达 2 3 F - 。如 果在 系统 频 率 (0H ) 5 z 下 用交 流 电压 进行 现场 耐压试 验 ,就需 要很 大 的无 功 功率 。 上所 述 的 电缆 , 1 0k 25U ) 如 在 6 V( . o下进 行 交 流 电压试验 ,则 可能 需要 高达 2 A 的试 验 功 0MV 率 。常 规 的交 流 电压试 验 ( 运行 频率 5 z 的缺 点 0H ) 在 于其 单位 试验 功率 的设 备 重量 较 大 ,达 10 2 0 0 ~0 N A, 验 设备 的运 输很 不经 济 , &V 试 而且 需 要 现场 提
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串联谐振在XLPE电缆耐压试验中的应用
【摘要】随着城市化建设的不断发展,交联聚乙烯绝缘电力电缆(XLPE)以其合理的工艺和结构,优良的电气性能和安全可靠的运行特点,在国内外获得越来越广泛的使用,XLPE交联电缆越来越多,但是仅仅靠直流耐压试验后就将电缆投入运行,而在运行电压下发生电缆或电缆头击穿的事例时有发生,国标GB50150-2006 《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》推荐采用变频串联谐振耐压方式。
本文将结合现场试验实际情况,介绍变频串联谐振耐压方式在XLPE交联电缆耐压试验中的应用。
【关键词】XLPE电缆;交流耐压;串联谐振
1 概述
近年来的运行和研究表明,交联聚乙烯电缆的绝缘在运行中易产生树枝化放电,造成绝缘老化破坏,严重地影响了交联聚乙烯绝缘电力电缆的使用寿命。
为了检验和保证电缆的安装质量,在送电投运前,对电缆进行现场耐压试验十分必要。
但是近年来国内外的试验和运行经验证明:直流耐压试验不能有效地发现交联电缆中的绝缘缺陷,甚至造成电缆的绝缘隐患。
德国Sechiswag公司在1978~1980年41个回路的10kV电压等级的XLPE电缆中,发生故障87次;瑞典的3kV~24.5kV电压等级XLPE电缆投运超出9000km,发生故障107次,国内也曾多次发生电缆事故,相当数量的电缆故障是由于经常性的直流耐压试验产生的负面效应引起。
以下针对变频串联谐振耐压试验进行说明探讨。
2 直流耐压与变频串联谐振耐压试验的优缺点分析
工作中遇到最多的就是10kV电压等级的交联聚乙烯绝缘电缆,下面对直流耐压对电缆的危害进行说明:
(1)交联聚乙烯绝缘电缆在交、直流电压下的电场分布不同交,联聚乙烯绝缘层是采用聚乙烯经化学交联而成,属整体型绝缘结构,其介电常数为2.1—2.3,受温度变化的影响较小。
在交流电压下,交联聚乙烯电缆绝缘层内的电场分布是由介电常数决定的,这种分布比较稳定。
在直流电压作用下其绝缘层中的电场强度是按绝缘电阻系数正比例分配的。
直流电压下交联聚乙烯电缆绝缘层中的电场分布不同于理想的圆柱体绝缘结构,与材料的不均匀性有关。
(2)交联聚乙烯绝缘电缆在直流电压下会积累单极性电荷,一旦有了由于直流耐压试验引起的单极性空间电荷需要很长时间才能将这种电荷释放,电缆如果在直流残余电荷未完全释放之前投入运行,直流电压便会叠加在工频电压峰值上,使得电缆上的电压值远远超过其额定电压,它将加速绝缘老化缩短使用寿命,严重的会发生绝缘击穿。
(3)交联聚乙烯绝缘电缆的半导体凸出处和污秽点等处容易产生空间电荷,
但如果在试验时电缆终端头发生表面闪络或电缆附件击穿,会造成电缆芯线中产生波振荡,对其他正常的电缆和接头的绝缘造成危害。
交联聚乙烯绝缘电缆一个致命弱点是绝缘内容易产生水树枝,一旦产生水树枝在直流电压下,会迅速转变为电树枝,并形成放电,加速了绝缘水劣化,以至于在运行工频电压作用下形成击穿。
(4)直流耐压试验不能有效发现交流电压作用下的某些缺陷,如在电缆附件内,绝缘若有机械损伤等缺陷在交流电压下绝缘最易发生击穿的部位,在直流电压下往往不能发生击穿。
直流电压下绝缘击穿处往往发生在交流工作条件下绝缘平时不发生击穿的部位。
因此直流耐压试验不能模拟高压交联电缆的运行工况,试验效果差,并且有一定的危害性,所以直流耐压试验对检测交联聚乙烯绝缘电缆缺陷有明显的不足。
(5)串联谐振耐压方式所需电源容量大大减小。
串联谐振电源是利用谐振电抗器和被试品电容谐振产生高电压和大电流的,在整个系统中,电源只需要提供系统中有功消耗的部分,因此,试验所需的电源功率只有试验容量的1/Q。
(6)串联谐振耐压方式能防止大的短路电流烧伤故障点。
在串联谐振状态,当试品的绝缘弱点被击穿时,电路立即脱谐,回路电流迅速下降为正常试验电流的1/Q,不会出现任何恢复过电压。
试品发生击穿时,因失去谐振条件,高电压也立即消失,电弧即刻熄灭,且恢复电压的再建立过程很长,很容易在再次达到闪络电压前断开电源,这种电压的恢复过程是一种能量积累的间歇振荡过程,其过程长,而且,不会出现任何恢复过电压。
3 串联谐振耐压的原理
在电阻、电感及电容所组成的串联电路内,当容抗X 与感抗X 相等时,即X =X ,电路中的电压U与电流I的相位相同,电路呈现纯电阻性,这种现象叫串联谐振。
当电路发生串联谐振时,电路的阻抗Z= ,电路中总阻抗最小,电流将达到最大值。
首先,我们来分析R、L、C串联电路发生谐振的条件和谐振时电路的特性。
R、L、C串联电路,在正弦电压U 作用下,其复阻抗为:Z= 。
4 串联谐振的实际应用方法与分析
随州供电公司配电中心有一条敷设于2003年的电缆,电缆长度420M,型号YJV-3*300,该电缆有中间接头一个,2003年敷设时并未投运,直到2006年10KV随擂I回线改造时,该条电缆才投运。
投运前,根据相关规程要求,对该条电缆进行了变频串联谐振耐压试验:
首先在耐压试验前,我们要根据电缆型号和长度选配试验设备,其中控制箱(2.5kW)一台,电抗器(22kV/1A,90H)4台,励磁变(3kV A)一台,分压器(30kV)一台,0.01uf补偿电容一台,设备连接线若干,一点接地式试验接地
线组一副,具体接线方式可参照图1。
(1)试验设备(谐振电抗器、分压器、励磁变压器等)应尽量靠近被试电缆头,减少试验地线的长度,即减少接地线的电感量。
(2)固定电抗器应放置在绝缘底座上,根据试验电压的大小最后一级的电抗器应尽可能垫高(试验电压大于36kV时,建议最后一级电抗器底座下加绝缘块垫高)。
固定电抗器平行放置的间距不应小于200mm,以尽可能拉直随机配的连接线为准。
当将频率从237HZ调到220HZ的过程中,电压逐渐升高,并在230HZ时达到最大值,当频率从230HZ降到220HZ时,电压又逐渐下降,故判断230HZ即为系统谐振频率。
确定了谐振频率后,将电压升到17.4KV,开始计时,当计时到2min后,电压突然降低,此时迅速切断电源,经检查该电缆中间接头被击穿。
通过此次试验,成功的发现了该电缆缺陷,避免了电缆投运后因故障造成停电事故。
5 结束语
XLPE绝缘电缆在日常工作中必不可少,电缆耐压试验是不可或缺的一部分,上面已经对对交直流耐压的利弊做了比较并详细介绍了串联谐振试验原理和方法,随着硬件设备的提高,串联谐振设备重量越来越轻、体积越来越小、自动化程度越来越高,有些设备已经能完成自动调谐、自动升压过程,本着对电缆运行安全及可靠性的考虑,以后的工作中在条件允许的情况下,尽可能多的采用交流耐压,安全顺利的完成工作。