当前位置:网站首页 资讯中心 技术论文 高压电缆耐压试验 正文 高压电缆耐压试验

电线电缆耐压试验中变频串联谐振应用

电缆环流监测装置 2020-04-25 高压电缆耐压试验 1383 ℃ 0 评论


摘 要: 由于及城市化的发展, 对高压电线电缆的需求不断增长, 导致了我国电网改造工程增多, 高压电缆是电网改造以及大型供电枢纽中的主要应用品种,其具有输送容量大、电性能好、维护方便等优势。 对于电力需求的逐年增长, 高压电缆的安装与使用也越来越多, 为了保证高压电缆的使用质量以及安全性能,在实际投入使用前, 需要对电线电缆进行现场交流耐压试验是非常重要的一项工作。 变频串联谐振能够符合高压电线电缆耐压试验的相关要求, 并且具有操作便捷、利于现场试验的优势。 因此,本文主要针对电线电缆耐压试验中变频串联谐振耐压试验的应用展开分析与讨论。■乔艳红/郑州华力电缆有限公司关键词: 电线电缆 耐压试验 变频串联谐振
1 电线电缆耐压试验的意义
检测电线电缆有无故障或异常存在具有重要的现实意义。 耐压试验就是以寻找电缆存在的故障为目的的一种检验方式。 电线电缆在使用过程中容易受到各种因素的影响, 导致出现故障、短路等问题, 这些问题都与绝缘部分缺损有一定的关系, 其主要由下述几方面引起的:1 . 1 长期满负荷运行
在一般情况下, 电缆温度上升 8℃ ,绝缘寿命就会下降, 若长期处于满负荷运行状态, 就会导致长期处于高温状态,导致绝缘使用寿命缩短。
1 . 2 外力冲击
这主要是电缆铺设过程中受到施工技术的影响。
1 . 3 受 潮
由于雨水具有导电作用, 会导致介质损耗增多, 进而导致绝缘发热, 促使绝缘寿命缩短。
1 . 4 接触不良
这主要是由于电缆制作工艺技术水平低, 接头没有压实、加热不充分等导致的电缆接头绝缘降低。
1 . 5 腐蚀作用
风力侵蚀、 雨水侵蚀以及地下电缆的酸碱腐蚀都会导致电缆绝缘降低。
2 目前电线电缆耐压试验的主要方法
2. 1 调感式工频串联谐振试验该方法主要是利用电抗器的感抗作用以及被测电缆电容的容抗在 50Hz 工频环境中会产生谐振的工作原理, 此过程中会产生高电压。 调感式工频串联谐振试验的优势在于: ( 1) 输出电流波形基本为正弦波; ( 2) 特异性高, 只有在串联谐振回路满足了产生谐振的条件后, 才会形成高电压, 而被测电缆一旦出现问题, 就会造成回路异常, 就相当于电缆短路, 高电压也会出现一致性降落, 又由于电抗器能够限制短路电流, 从而保护装置不受影响, 从而不需要加装电阻保护装置。 该试验方式的劣势在于操作复杂、系统品质因数不高、自动化水平低、噪音大,导致其在实际中的应用受到限制。
2. 2 超低频耐压试验
超低频( 0. 1Hz) 耐压试验方法最早出现于 1980 年, 其主要是用于观察电缆运行是否存在绝缘缺损的一种无损试验方法, 并且该方法经过大量的研究室试验以及现场试验, 证实超低频耐压试验在中低压电线电缆耐压试验中有较好的应用效果。 该方法利用的原理是将 50Hz交流电通过整流与滤波转变为直流电压, 再经由逆变电路, 将直流电压转变为1kHz 交流电压, 再通过 0. 1Hz 正弦振荡器完成调幅处理, 当经过调幅后,1kHz 交流电压等幅波就会转变为 0. 1Hz 变化条幅波。 其主要是基于高压变压器与电压倍增电路之间形成的高电压, 其主要表现为正弦波, 并经由压敏电阻器进行调解, 从而使高交流电压负载输出为 0. 1Hz高压正弦波形。 超低频耐压试验的幼树主要在于: ( 1 ) 无损坏; ( 2) 准确性高;(3) 设备体积小, 易于携带。 但是该方法的输出电压等级较低, 主要还是在中低压电缆耐压试验中使用。
2. 3 变频串联谐振试验
变频串联谐振试验原理与上述调感式工频串联谐振试验原理相似, 唯一不同之处在于: 变频串联谐振试验是通过调节变频电源中的输出电压频率实现试验回路产生谐振; 而调感式工频串联谐振试验则是通过基于 50Hz 工频下的调节电抗器产生的电感量实现试验回路产生谐振。 变频串联谐振试验的优点为:当试验所需电源容量低于被测电缆的电源容量时, 能够在远低于所需电源功率的情况下进行试验, 能够有效提高现场试验的效率, 并且能够克服调感式工频耐压试验装置中的缺点, 使其能够在实际生活中得到更加广泛的应用。 此外,变频串联谐振试验的工作频率仅为 30 ~300Hz, 能够完善超低频耐压试验的频率过低、损耗小导致与实际损耗量不符的问题。 因此, 变频串联谐振耐压试验所得结果为精密、全面和可靠的。
2. 4 变频串联谐振耐压试验设计变频串联谐振耐压试验主要包括变频电源主电路、 励磁变压器、 谐振电抗器、电容分压器、补偿电容器等设备。 国际大电网会议组织建议以 30 ~ 300Hz 为试验频率范围, 但是由于实际生活中存在一些影响因素, 可以 20 ~ 300Hz 为试验频率范围。 我国额定工频为 50Hz, 在预防性试验的工频范围为 45 ~ 55Hz, 这样做的目的为了满足对被测电缆绝缘下降进行实时监测的需求, 因此才选择比额定工频范围更大的频率。 实际试验中的接近工频频率为 35 ~ 75Hz, 这主要是在大量的试验与研究中发现工频频率在35 ~ 75Hz 时, 击穿电压可信度为 95% ,因此, 在变频串联谐振耐压试验中将接近工频选择 35 ~ 75Hz 为最理想状态。
3 现场交流耐压试验方法
交流耐压试验是电气设备交接试验中考察电气设备绝缘的最重要、最关键的一环,现场实际中应用最广泛也最经典的主要有以下两种交流耐压试验方法。
3. 1 工频耐压试验
电气设备耐压试验时常表现为一种
容性设备, 容性设备的电容量较小时, 工频耐压试验是最佳的耐压试验方法, 工频耐压试验时的电压、波形、频率和被试电气设备内部绝缘的电压分布, 均符合实际运行工况, 因此能有效发现电气设备内部绝缘缺陷, 是保证电气设备安全运行最为行之有效的方法之一。 工频耐压设备一般较大, 电压较高, 耐压器一般处于空载运行状态, 因此短路电流较小,能满足变电站内小电容量的被试设备的耐压要求。
3. 2 谐振耐压试验
谐振耐压试验是近工频耐压试验,频率在 30-300HZ 范围内, 耐压试验电气设备绝缘内部的电压分布和运行工况类似, 在工频耐压器容量不够时代替工频耐压试验。 谐振耐压试验分为工频谐振耐压和变频串联谐振耐压试验方法。 工频谐振耐压试验主要为调节电感, 但操作繁琐, 不宜现场使用。 变频谐振耐压试验有效的避免了以上两种耐压试验的缺点。 另外变频谐振耐压试验还有如下几个优点。
( 1) 串谐系统的各个装置体积相对较小, 频率调节简单。 串联谐振系统电源是利用谐振电抗器和被试电气设备、高压引线和分压电容器等的电容谐振产生高电压, 谐振电抗器和系统总电容的阻抗向抵消, 因此系统为整个阻抗为阻性, 电源只需要提供该系统的有功功率,大量的无功功率被谐振电抗器承担。 因此, 试验所需的电源功率大大减低, 只需要试验容量的 1 /Q, Q 为系统的品质因数, 一般在 20-30 之间;
( 2) 串谐系统的电压波形输出更好。 对于大电容量被试电气设备, 工频试验容量需要很大, 所用调压器只能为移圈式调压器, 这种调压器短路阻抗变化较大, 工频耐压器的励磁电流就会在该电抗上产生压降从而使移圈式调压器的输出波形产生畸变。 串谐系统的电源是谐振式滤波电路, 可改善输出电压的波形畸变, 产生较好的正弦电压波, 这样施加在被试电气设备不会有太多的谐波, 可以有效阻止工频试验系统所产生的谐波对被试电气设备的损害;
( 3) 变频串联谐振试验系统可有效减少甚至避免被试电气设备发生击穿时产生的过电压对被试电气设备和工频耐压器的损害。 当被试电气设备发生击穿时, 系统的电容参数发生变化, 容抗随之改变, 因失去谐振条件, 高电压也立即消失, 电弧即刻熄灭, 减少了对被试电气设备的损害。 如果试验系统采用工频耐压试验系统, 一旦被试电气设备发生击穿,就会产生很高的过电压加于耐压器和被试设备两端, 产生很高的短路电流, 对耐压器和被试设备损害极大。
4 结 语
随着现代电力事业的不断发展, 电线电缆耐压试验的作用也越来越突出。
现阶段中, 变频串联谐振由于其优势在电线电缆耐压试验中得到了广泛的应用, 旨在提高我国供电质量, 保障人们工作与学习的有序开展。 本文主要通过分析现阶段中电线电缆耐压试验中的低频率耐压试验、 调感式工频串联谐振试验以及变频串联谐振耐压试验的原理和优缺点, 最终得出变频串联谐振在高压电线电缆耐压试验中的应用效果最佳, 能够进行现场实时监测、效率高、检测时间短、准确性以及可靠性高的结论。 在现如今的供电企业中, 变频串联谐振耐压试验由于其独特的优势得到了广泛的应用, 同时也是未来电线电缆耐压试验中的重要方式, 由此可见, 研究变频串联谐振耐压试验具有一定的现实意义。
参考文献:
[ 1] 张志丰, 肖立业, 邱清泉, 等. 一种改进串联谐 振 型 限 流 器 [ J] . 电 工 技 术 学报,2015,30( 6) :169 ~ 177.
[ 2] 邱日强, 朱峰, 苟江川, 等. 架空屏蔽电 缆 - 大 地 耦 合 的 感 应 电 流 谐 振分析[ J] . 高 电 压 技 术, 2015, 41
( 4) :1243 ~ 1248.
[ 3] 张兴亮, 郭立红, 孟范江, 等. 谐振充电 技 术 在 火 花 开 关 触 发 系 统 中 的应用[ J] . 光 学 精 密 工 程, 2015, 23
( 5) :1416 ~ 1423.
[ 4] 黄港膑, 王菊, 王文睿, 等. 一种基于串联谐振腔的高性能光电振荡器[ J] . 物理学报,2016,65( 4) :97 ~ 102.
[ 5] 张自强, 李平, 文玉梅, 等. 一种上变频自供电无线传感器电源管理电路[ J] .电子学报,2015,43( 7) :1407 ~ 1412.
[ 6] 王秋雯. 变频谐振新技术在电缆试验中的应用[ C] . 云南电力技术论坛,2015.
[ 7] 黄志都, 田树军, 赵坚. 基于谐振网络抗强工频干扰的绝缘电阻测试应用研究
[ C] . 中国电机工程学会高电压专业委员会 2015 年学术年会,2015.
[ 8] 董方舟, 石磊, 张琛, 等. 基于串联电容器型式试验的检测与探讨[ C] . 中国电机工程学会高电压专业委员 会 2015年学术年会,2015.
[ 9] 赵冬一, 胡淑慧, 李凡, 等. 基于晶闸管保护 串 联 谐 振 型 高 压 故 障 限 流 器 用MOV 工 况 分 析 及 其 关 键 技 术 的
研究[ C] . 2015 输变电年会,2015.[ 10] 张周熊. 调频式串联谐振交流试验装置 的 设 计 [ D ] . 西 安: 西 安 工 程 大学,2015.
[ 11] 郭潇潇. 对称半桥三电平 LLC 谐振变换器及其控制方法研究[ D] . 成都: 西南交通大学,2017.
[ 12] 曲晓东. 基于磁耦合谐振的电动汽车无线充电系统研究[ D] . 济南: 山东大学,2016.

本文标签:高压电缆耐压试验技术文章

版权说明:如非注明,本站文章均为 电缆接地环流监测装置-110kV\220kV电缆护层接地环流在线监测-四川桂丰源科技 原创,转载请注明出处和附带本文链接

Powered By Z-BlogPHP,Theme By zblog模板

© 四川桂丰源科技有限公司 所有 蜀ICP备17044186号-1 |网站地图|XML地图|杆塔倾斜监测|