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揚州拓普電氣科技有限公司作者
［關(guān)鍵詞］電纜交流耐壓試驗，高壓交聯(lián)電纜現(xiàn)場交流耐壓試驗，串聯(lián)諧振，變頻諧振
TPCXZ 電纜交流耐壓試驗裝置
1、問題的提出
目前在和國內(nèi)已有越來越多的XLPE交聯(lián)聚乙烯絕緣的電力電纜替代原有的充油油紙絕緣的電力電纜。但在交聯(lián)電纜投運前的試驗手段上由于被試容量大和試驗設(shè)備的原因，很長時間以來，仍沿襲使用直流耐壓的試驗方法。近年來、國內(nèi)的很多研究機構(gòu)的研究成果表明直流試驗對XLPE交聯(lián)聚乙烯電纜有不同程度的損害。有的研究觀點認(rèn)為XLPE結(jié)構(gòu)具有存儲積累單極性殘余電荷的能力，當(dāng)在直流試驗后，如不能有效的釋放掉直流殘余電荷，投運后在直流殘余電荷加上交流電壓峰值將可能致使電纜發(fā)生擊穿。國內(nèi)一些研究機構(gòu)認(rèn)為，交聯(lián)聚乙烯電纜的直流耐壓試驗中，由于空間電荷效應(yīng)，絕緣中的實際電場強度可比電纜絕緣的工作電場強度高達11倍。交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜即使通過了直流試驗不發(fā)生擊穿，也會引起絕緣的嚴(yán)重?fù)p傷。其次，由于施加的直流電壓場強分布與運行的交流電壓場強分布不同。直流試驗也不能真實模擬運行狀態(tài)下電纜承受的過電壓，并有效的發(fā)現(xiàn)電纜及電纜接頭本身和施工工藝上的缺陷。因此，使用非直流的方法對交聯(lián)電纜進行耐壓試驗就越來越受到人們的重視。目前，在中低壓電纜上國外已使用超低頻電源（VLF）進行耐壓試驗。但由于此類VLF的電壓等級偏低，尚不能用于110kV及以上的高壓電纜試驗。在國內(nèi)，對于低壓電纜,這種方法也使用過，但由于試驗設(shè)備的原因，沒能得到大面積的推廣。而近些年由于城、農(nóng)網(wǎng)建設(shè)改造的進行， XLPE交聯(lián)電纜越來越多，僅僅靠直流耐壓試驗后就將電纜投入運行，而在運行電壓下發(fā)生電纜或電纜頭擊穿的事例也時有發(fā)生。所以，大家都在探索新的試驗方法。
電纜交流耐壓試驗裝置廠家揚州拓普電氣科技有限公司：
通訊地址：江蘇寶應(yīng)經(jīng)濟開發(fā)區(qū)國泰路2號
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電纜交流耐壓試驗裝置詳細說明書請登陸揚州拓普電氣科技有限公司*下載：
2、 試驗頻率
由于電纜的電容量較大，采用傳統(tǒng)的工頻試驗變壓器很笨重，龐大，且大電流的工作電源在現(xiàn)場不易取得。因此一般都采用串聯(lián)諧振交流耐壓試驗設(shè)備。其輸入電源的容量能顯著降低，重量減輕，便于使用和運輸。初期多采用調(diào)感式串聯(lián)諧振設(shè)備（50Hz），但存在自動化程度差、噪音大等缺點。因此現(xiàn)在大都采用調(diào)頻式（30-300Hz）串聯(lián)諧振試驗設(shè)備，可以得到更高的品質(zhì)數(shù)（Q值），并具有自動調(diào)諧、多重保護，以及低噪音、靈活的組合方式（單件重量大為下降）等優(yōu)點。
綜合國內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料，選擇合適的試驗頻率范圍是個比較重要的問題。在這方面，有一些不同的觀點和提法。就目前的國內(nèi)外的提法來看，我們總結(jié)可分成3類：第1類為較寬頻率范圍30-300Hz、20-300Hz、1-300Hz；第2類為工頻范圍，45-65Hz，45-55Hz；第3類為接近工頻，35-75Hz。
（1）第1類較寬頻率范圍
大電網(wǎng)會議第21、09工作組發(fā)布的《試驗導(dǎo)則》，建議頻率范圍為30-300Hz。但實際上更低一些頻率也具有較好地等效性。IEC60840和IEC62067標(biāo)準(zhǔn)草案（2001年和2000年）就規(guī)定可采用20-300Hz。信息來源：
國外有些廠家設(shè)計串聯(lián)諧用電抗器，在特殊情況下也有采用zui低頻率為25Hz或20Hz的。當(dāng)然頻率愈低，被試電纜的長度（電容量）可增大。但是電抗器鐵心因此放大，使重量增加。個別資料顯示, 1-300Hz的交流試驗也具有與工頻交流試驗的等效性，這說明實際應(yīng)用中頻率下限有可能取得更低，例如小于20Hz甚至到0.1Hz也是可行的。進一步表明在這樣的頻率范圍內(nèi)，絕緣內(nèi)部各介質(zhì)的電壓分布及介質(zhì)特性仍基本相同。
工作頻率超過300Hz是否適當(dāng)？有資料報導(dǎo)說，隨頻率增高，串諧電抗器及勵磁變壓器的損耗降低，但是要考慮被試品電容介質(zhì)的極化發(fā)熱問題，因此頻率高于300Hz是不可取的。
（2）第2類為工頻范圍
上工業(yè)頻率主要指50Hz和60Hz兩種，故IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對高壓絕緣的工業(yè)試驗頻率范圍為45-65Hz，在我國額定工頻為50Hz。GB/T16927.1-1997規(guī)定工頻試驗頻率范圍為45-55Hz。
認(rèn)為工頻電力電纜的試驗電壓也必須是工頻，這是趨于比較保守的觀點。針對此問題應(yīng)該著重說明交接和預(yù)防性試驗的目的在于發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷的能力來定的。在不同的頻率下只要絕緣內(nèi)部介質(zhì)電壓分布相同，又有基本相同的檢出絕緣故障的能力，就能達到試驗的目的。因此即使選用比工頻范圍更寬的頻率也是可以接受的。
在90年代中期為了選擇適當(dāng)?shù)慕涣髂蛪涸囼灥念l率范圍，做了大量、仔細的基礎(chǔ)研究工作。得出頻率在30-300Hz范圍內(nèi)，橡塑電纜內(nèi)部幾種典型絕緣缺陷的擊穿特性沒有明顯差別。這應(yīng)該是可信的，也得到普遍采用。分析形成這種在不同頻率下良好的擊穿特性，主要原因是優(yōu)良的同軸絕緣結(jié)構(gòu)，單一的絕緣介質(zhì)，材質(zhì)相對純潔、電場分布合理、規(guī)則。因此，在不同頻率下結(jié)構(gòu)內(nèi)部電壓分布相同，形成寬頻率范圍試驗的條件。信息來源：
油紙絕緣電纜一直采用頻率等于零的直流電壓進行耐壓試驗，其實際效果很好，數(shù)十年來未受到置疑。
（3）第3類為接近工頻頻率，35-75Hz
國外曾對正常XLPE（交聯(lián)聚乙烯）絕緣電纜樣品，在不同頻率下進行擊穿試驗。結(jié)果表明在頻率為35-75Hz時擊穿電壓均落在可置信度95%之內(nèi)。因此有觀點贊成試驗電壓頻率選在35-75Hz,也較為靠近運行電壓頻率50Hz。值得注意的是，上述測試結(jié)果是對正常絕緣做的擊穿試驗。而交接和預(yù)防性試驗所采用的試驗電壓值是偏低的，它只能擊穿有缺陷的絕緣弱點（機械損傷、水樹枝、終端頭或接頭盒應(yīng)力鐵錐施工或用料錯誤，等等），*不足以擊穿電纜本體的正常絕緣?？梢妰煞N試驗的目的和工作機理均不相同。似乎沒有必要將正常絕緣35-75Hz的擊穿特性“延伸”應(yīng)用到檢測絕緣缺陷方面。
3、標(biāo)準(zhǔn)問題
由于設(shè)備容量和體積等問題，目前國家尚無高壓電力電纜敷設(shè)后在現(xiàn)場進行交流耐壓試驗的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。但對直流耐壓試驗的標(biāo)準(zhǔn),由于前面所述原因人們也產(chǎn)生了一些疑問。CIGRI大電網(wǎng)工作會議21工作組的《高壓擠包絕緣電纜竣工驗收試驗建議導(dǎo)則》中對目前采用的直流耐壓試驗方法提出疑議，并使用工頻及近似工頻（30-300Hz）的交流試驗方法。IEC 60840標(biāo)準(zhǔn)中在45-150kV敷設(shè)后電纜試驗標(biāo)準(zhǔn)中除原直流試驗標(biāo)準(zhǔn)外，增加了1.7U0 5分鐘或1U0 24小時的交流試驗標(biāo)準(zhǔn)。而在220kV等級中IEC 62067/CD草案中則取消了電纜敷設(shè)后試驗中直流試驗的標(biāo)準(zhǔn)，只有交流試驗的要求，即 20-300Hz 1.4U0 60分鐘。為了更有效的對施工后的交聯(lián)電纜進行交接試驗,華北電力集團公司在《電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗規(guī)程》修訂內(nèi)容中在電纜主絕緣耐壓試驗一項中增加了電纜的交流耐壓試驗標(biāo)準(zhǔn)。之后，國內(nèi)很多地方也相應(yīng)的出臺了地方性試驗標(biāo)準(zhǔn)，其試驗頻率大多都在30-300Hz，中低壓電纜試驗電壓為1.6-2.0倍的相電壓，高壓電纜試驗電壓一般都在1.4-1.7倍的相電壓，具體根據(jù)各個地方略有不同，浙江中低壓電纜試驗頻率為45-65 Hz，高壓電纜試驗頻率為35-75 Hz。信息來源：
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