電纜高壓試驗中變頻串聯(lián)諧振技術(shù)的應(yīng)用

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

1 串聯(lián)諧振技術(shù)的概述

1.1 串聯(lián)諧振的產(chǎn)生：

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

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

1.2 串聯(lián)諧振的特點

（1）串聯(lián)諧振具有電路呈純電阻性的特點。當(dāng)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(dāng)電路的電壓一定時電流zui大。

（3）當(dāng)電路采用串聯(lián)諧振技術(shù)時，電容兩端的電壓為電源電壓的很多倍。

1.3 變頻串聯(lián)諧振的構(gòu)成

  變頻串聯(lián)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(lián)在電路中出現(xiàn)電路端電壓和總電流同相位的現(xiàn)象原理，再通過勵磁變壓器來激發(fā)串聯(lián)諧振回路，并對變頻控制器輸出頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而促使回路電感與試品之間出現(xiàn)串聯(lián)諧振。

2 電力電纜中變頻串聯(lián)諧振技術(shù)的應(yīng)用

2.1 試驗項目及設(shè)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(hù)套的絕緣電阻值要符合設(shè)計要求，通常情況下在選擇對外護(hù)套的絕緣電阻測量時選適當(dāng)?shù)恼讱W表對外護(hù)套的絕緣電阻進(jìn)行測；在進(jìn)行電纜芯線對護(hù)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(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)》來完成整個試驗內(nèi)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(yán)格按照以下順序進(jìn)行：

（1）在電纜終端位置安裝相應(yīng)試驗設(shè)備，并完成設(shè)備的調(diào)試工作。試驗場地周圍，需要試驗人員設(shè)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(jìn)行高壓試驗前，試驗人員需要完成電纜的絕緣電阻測量，務(wù)必保證電纜線與有關(guān)規(guī)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(xì)，保證連接的可靠性；

（5）在閉合試驗電源后調(diào)整變頻電源的頻率，調(diào)試試驗回路至達(dá)成諧振，并把調(diào)壓器調(diào)至設(shè)備的初始位置；

（6）逐漸調(diào)節(jié)輸出電壓，直到達(dá)到試驗電壓，在維持此狀態(tài)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(jìn)行試驗的過程中，如果有閃絡(luò)和擊穿等異?，F(xiàn)象出現(xiàn)，需要立即停止試驗，并對電纜進(jìn)行詳細(xì)的檢查，在確保電纜無損壞后繼續(xù)進(jìn)行耐壓試驗。

（8）確認(rèn)無損壞后重復(fù)步驟6，如發(fā)生擊穿、閃絡(luò)現(xiàn)象后要對電纜進(jìn)行修復(fù)，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(jìn)行耐高壓試驗時采用傳統(tǒng)的工頻試驗變壓器進(jìn)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(xiàn)場難以被采用，而串聯(lián)諧振交流耐壓設(shè)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(diào)頻式串聯(lián)諧振試驗設(shè)備存在自動調(diào)諧、多重保護(hù)、噪音低且靈活多變等諸多優(yōu)點而應(yīng)用廣泛。

2.4 串聯(lián)諧振電源的優(yōu)點

（1）因串聯(lián)諧振電源需要經(jīng)過調(diào)節(jié)諧振電抗器與被測電纜電容間的頻率來產(chǎn)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(tǒng)提供部分有功消耗能量來節(jié)省電能的消耗。

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

（3）當(dāng)采用串聯(lián)諧振電源試驗電纜發(fā)生擊穿時，回路的電容值就會迅速改變，使系統(tǒng)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(fā)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?yōu)椴ㄐ屋^好的正弦波形，避免輸出電壓發(fā)生波形畸變，從而能有效防止發(fā)生諧波峰值擊穿試驗電纜現(xiàn)象。

（5）若發(fā)生試驗電纜擊穿現(xiàn)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(xiàn)象的發(fā)生，但采用串聯(lián)諧振電源不會出現(xiàn)任何恢復(fù)過電壓。

3 電纜高壓試驗中采用變頻串聯(lián)諧振技術(shù)的發(fā)展前景

  隨著電力需求的擴(kuò)大也伴隨著電網(wǎng)覆蓋面不斷擴(kuò)大，交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜被各地供電系統(tǒng)大量使用。由于傳統(tǒng)電纜的直流高壓試驗，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會需求，轉(zhuǎn)而采用攜帶輕便、結(jié)構(gòu)簡單的以串聯(lián)變頻諧振方式進(jìn)行容性試品的交流耐壓試驗被廣泛采用。變頻串聯(lián)諧振技術(shù)是當(dāng)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(nèi)外的電力發(fā)展中必得廣泛利用。