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串联谐振交流耐压26页PPT

  (3)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。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,可能 损坏绝缘,造成多点击穿,损坏电缆。直流耐压 试验时所形成的空间电荷可导致电缆投运时发生 击穿或沿面滑闪。

  (4)交联电缆的一个致命弱点是绝缘内易产生 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,加速了绝缘劣化, 以致于运行后在工频电压作用下形成击穿。而单 纯的水树枝在交流工作电压下还能保持相当的耐 压值,并能保持一段时间。

  由于电缆的容量很大、电压很高,传统的试验变 压器无论是从绝缘、体积、重量、容量等各个方 面已经没办法满足现场试验的要求;所以电缆试验 极少采用变压器试验。

  振荡电压试验是用直流电源给电缆充电,当达 到试验电压后使放电间隙击穿而通过电感线圈放 电,对电缆施加一定电压幅值、频率为kHz级的 衰减振荡波电压作为挤包绝缘电缆线路的竣工试 验方法的另一种途径。此种方法比直流耐压试验 方法有效,但与工频电压试验相比,其检查电缆 主绝缘和附件缺陷的效果仍不理想。

  图1中,L为谐振电抗器,CX为被试品, U为励磁变输出电压。当串联谐振时,,,, 即频率为(该频率可通过调节变频电源得 到)时,回路呈谐振状态。此时,Q为品质 因数。即被试品上获得的电压为励磁电压 的Q倍(利用额定电压较低的试验变压器, 能够得到较高的输出电压)。此电路形成 一个良好的滤波电路,故输出电压UCX为 良好的正弦波。当试品击穿,失去谐振, 高、低压电流自动减小,不会扩大被试品 的故障点。

  既然直流耐压试验不能模拟交联电缆的运行 场强状态,不能够达到我们所期望的检验效果,自 然就应该转向用交流耐压试验来考核交联电缆的 绝缘状况。但是采用工频或接近工频的交流电压 试验作为挤包绝缘电缆线路竣工试验存在的最大 困难是长线路需要很大容量的试验设备。目前存 在以下几种交流耐压试验方法:

  (1)实例1,35kV电缆试验: 已知电缆规格为26/35kV、300mm2,电缆长

  串联谐振试验设备通过与被试品(等效电容)形 成串联谐振回路,从而得到一定频率的正弦波交 流电压。由于试验设备的品质因素较高,通常所 需的工作电源容量仅为试验容量的几十分之一。 对于串联谐振试验设备而言,其系统要满足多种 电压等级和不同电容量的试品在一定的频率范围 内进行交流耐压试验,可通过改变频率或电感量 来满足谐振的条件(f=1/2π。

  系统由变频电源、励磁变压器、谐振电抗器、分 压器及试品(有时需补偿电容器)组成。我们已 知,在回路频率f=1/2π√LC时,回路产生谐振, 此时试品上的电压是励磁变高压端输出电压的Q 倍。Q为系统品质因素,即电压谐振倍数,一般 为几十到一百以上。先通过调节变频电源的输出 频率使回路发生串联谐振,再在回路谐振的条件 下调节变频电源输出电压使试品电压达到试验值。 由于回路的谐振,变频电源较小的输出电压就可 在试品CX上产生较高的试验电压。

  (2)交联电缆在直流电压下会产生“记忆” 效应,存储积累单极性残余电荷。一旦有了 由于直流耐压试验引起的“记忆性”,需要 很久才能将这种直流偏压释放。电缆如 果在直流残余电荷未完全释放之前投入运行, 直流偏压便会叠加在工频电压峰值上,使得 电缆上的电压值远超于其标称电压,从而 有可能导致电缆绝缘击穿。

  (3)超低频0.1Hz耐压试验: 0.1Hz耐压试验的等效性还有待于进一步研究,

  其检测绝缘缺陷的效果在全球范围内受到普遍怀 疑。目前的研究结果是0.1Hz对绝缘损伤的击穿电 压,其数值在1.2 –2.6倍工频击穿电压下变化,试 验的一致性方面有较大的不足。目前,此种方法 主要使用在于中低压电缆的试验,且试验条件的真 实性不如近工频交流电压(30~300Hz),由于 电压等级偏低,还不能用于110kV及以上的高压 电缆试验。从国外的应用方面看,目前国外0.1Hz 的发展趋势是在线绝缘监测和故障定位;而变频 谐振方式用于耐压试验,其试验的等效性非常好。 从国外的发展来看,也是推荐用变频谐振方式进 行耐压试验。

  变频串联谐振的等效性经国内外研究已得到 了普遍的认可,并得到了广泛的推广应用。变频 串联谐振耐压试验方法是通过改变试验系统的试 验频率(范围30-300Hz),使回路处于谐振状态, 这样试验回路中试品上的大部分容性电流与电抗 器上的感性电流相抵消,电源供给的能量仅为回 路中消耗的有功功率,为试品容量的1/Q(Q为系 统的电压谐振倍数),因此试验电源的容量大为 降低,重量大大减轻。

  实践也表明,直流耐压试验不但不能有效发 现交流电压作用下的某些缺陷,而且会损害电缆, 给电缆的安全运行带来危险。如在电缆附件内, 绝缘若有机械损伤或应力锥放错等缺陷。在交流 电压下绝缘最易发生击穿的地点,在直流电压下 往往不能击穿。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地点。 这一点也得到了运行经验的证明:一些电缆在交 接试验中按照GB50150-91标准做直流耐压试 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损坏的情况也时 有发生。



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