110kV高壓電纜現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)方法，根據(jù)串聯(lián)諧振原理，利用勵(lì)磁變壓器激發(fā)串聯(lián)諧振回路，調(diào)節(jié)變頻控制器的輸出頻率，使回路電L和試品電纜串聯(lián)諧振，諧振電壓即為加到試品上的電壓，基本原理如圖1所示。
一般利用諧振進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，有以下幾種方式。
1、串聯(lián)諧振。如果試品電纜的試驗(yàn)電壓較高而電容量較小，一般可采用串聯(lián)諧振方式。
2、并聯(lián)諧振。如果試品電纜的試驗(yàn)電壓較低而試品容量較大時(shí)，一般可采用并聯(lián)諧振方式。
3、串—并聯(lián)諧振。當(dāng)試驗(yàn)電壓較高、試品電纜電容量較大時(shí)，試驗(yàn)設(shè)備難以滿(mǎn)足上述2種方式的要求，原因是:
?、俸线m的高電壓大容量的電抗器一般單位都不具備；
?、诓煌L(zhǎng)度的電纜電容量不相同，需要的電抗器也不一樣，即使是可調(diào)電抗器也往往由于可調(diào)范圍有限而難以滿(mǎn)足試驗(yàn)要求。因此，僅靠配備合適的電抗器來(lái)滿(mǎn)足試驗(yàn)要求就比較困難，所以國(guó)內(nèi)外進(jìn)行長(zhǎng)電纜交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，一般均采用串—并聯(lián)調(diào)頻諧振方式。
電纜交流耐壓試驗(yàn)方法實(shí)踐
2.1項(xiàng)目概況
某新建110 kV變電站，2回進(jìn)線(xiàn)電纜已敷設(shè)完畢，需對(duì)110 kV，64/110-1×400 mm2的交聯(lián)聚乙烯進(jìn)線(xiàn)電纜進(jìn)行交流耐壓交接試驗(yàn)。電纜全長(zhǎng)2.466 km，試品電纜一端GIS終端已插至GIS氣室內(nèi)，另一終端已敷設(shè)固定到小區(qū)二線(xiàn)003號(hào)電纜終端鐵塔上。
2.2試驗(yàn)方案和儀器的確定
現(xiàn)有的串聯(lián)諧振設(shè)備只能滿(mǎn)足單次對(duì)1根110 kV電纜進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，按照GB50150—2006《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，110 kV電纜主絕緣交流耐壓試驗(yàn)時(shí)間為1 h?？紤]升壓1 h后高壓電抗器溫升，需冷卻1 h后才能繼續(xù)工作，故單根電纜試驗(yàn)時(shí)間需要2 h，6根電纜試驗(yàn)時(shí)間需要12 h。再考慮電纜試驗(yàn)前串聯(lián)諧振設(shè)備吊裝、布置、塔上接線(xiàn)準(zhǔn)備、塔上接線(xiàn)換線(xiàn)、GIS設(shè)備操作時(shí)間，實(shí)際試驗(yàn)工作需從當(dāng)天早上開(kāi)始直至第2天早上才能完成。因需在塔上進(jìn)行變更試驗(yàn)接線(xiàn)，加之夜間溫度較低、光線(xiàn)較差，工作危險(xiǎn)性較高。經(jīng)綜合考慮，決定對(duì)小區(qū)003號(hào)鐵塔左側(cè)3根電纜(西面)進(jìn)行主絕緣交流耐壓試驗(yàn)，小區(qū)003號(hào)鐵塔右側(cè)3根電纜(東西方向)采用施加正常系統(tǒng)相對(duì)地電壓24 h方法進(jìn)行考核。加壓點(diǎn)選擇在小區(qū)1120小桃開(kāi)二線(xiàn)003號(hào)電纜終端鐵塔處2回110 kV西關(guān)變110 kV進(jìn)線(xiàn)電纜接頭處，需從試品電纜終端頭處裝設(shè)試驗(yàn)加壓線(xiàn)至串聯(lián)諧振設(shè)備。
串聯(lián)諧振試驗(yàn)儀器決定選用HZBP-3900×5調(diào)頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)系統(tǒng)，包括變頻電源、勵(lì)磁變壓器、高壓電抗器、無(wú)局放電容分壓器、均壓環(huán)等配件，并配合帶電作業(yè)車(chē)進(jìn)行輔助工作。
2.3試驗(yàn)儀器、設(shè)備的選擇計(jì)算
根據(jù)電纜參數(shù)及設(shè)備參數(shù)進(jìn)行選擇計(jì)算。
串諧設(shè)備中高壓電抗器實(shí)際參數(shù)：780kVA/130kV/6A/144 H/180min，試驗(yàn)頻率為30—300 Hz，共5臺(tái)。
無(wú)局放分壓電容器：?jiǎn)喂?jié)6000pF/200 kV，3節(jié)。
查電纜制造廠家提供的電纜參數(shù)可知，110 kV 1×400 mm2單芯電纜電容量為0.156μF/km，電纜全長(zhǎng)為2.466 km，單根電纜電容量C=0.156×2.466=0.385μF?？紤]分壓電容器電容量，試驗(yàn)時(shí)Cx=0.385+0.006=0.391μF。試驗(yàn)時(shí)3臺(tái)電抗器并聯(lián)，諧振頻率f及試驗(yàn)電流Ic計(jì)算如下：
依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)儀器數(shù)量應(yīng)可靠并經(jīng)濟(jì)的原則，根據(jù)計(jì)算，現(xiàn)場(chǎng)只需選用3臺(tái)高壓電抗器和1節(jié)電容分壓器即能滿(mǎn)足試驗(yàn)儀器30—300Hz的頻率范圍要求?？紤]到要有一定調(diào)節(jié)裕度，另加1臺(tái)高壓電抗器，以備特殊情況需要。
2.4作業(yè)準(zhǔn)備工作
作業(yè)前要求完成相關(guān)組織、技術(shù)和安全措施，特別要注意以下幾個(gè)方面。
1、試品電纜GIS終端插至GIS氣室內(nèi)時(shí)，該氣室微水應(yīng)該經(jīng)測(cè)試合格。
2、將試品電纜GIS室側(cè)的線(xiàn)路電壓互感器及避雷器導(dǎo)電桿退出，一次接線(xiàn)斷開(kāi)并接地，進(jìn)線(xiàn)GIS間隔丙刀閘拉開(kāi)，丙丁刀閘接地。
3、將小區(qū)003號(hào)塔上6支線(xiàn)路避雷器引線(xiàn)打開(kāi)并接地。
4、對(duì)小區(qū)003號(hào)鐵塔接地電阻進(jìn)行復(fù)核性測(cè)試，應(yīng)滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)要求。
5、配置試驗(yàn)專(zhuān)用電源：三相交流380 V，空開(kāi)額定電流不小于100 A。
6、塔下布置好安全圍欄。
7、西關(guān)什字變GIS室側(cè)派專(zhuān)人進(jìn)行相關(guān)設(shè)備操作及安全監(jiān)護(hù)工作。
8、串諧試驗(yàn)設(shè)備提前裝運(yùn)到小西湖區(qū)003號(hào)鐵塔下，配備吊車(chē)及斗臂車(chē)協(xié)助試驗(yàn)工作。
9、小區(qū)003號(hào)鐵塔處配置夜間工作照明設(shè)備，以備急用。
10、試驗(yàn)當(dāng)天天氣良好，溫度、濕度符合試驗(yàn)要求。
西關(guān)什字變GIS側(cè)試品電纜側(cè)GIS間隔丙丁1刀閘接地，丙刀閘斷開(kāi)，丙丁刀閘合上。
2.5作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)接線(xiàn)
在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)串聯(lián)諧振交流耐壓試驗(yàn)的需要和試驗(yàn)原理進(jìn)行了試驗(yàn)儀器的布置和接線(xiàn)。
2.6實(shí)際作業(yè)過(guò)程
接通變頻電源后，進(jìn)行面板設(shè)置時(shí)發(fā)現(xiàn)菜單不能設(shè)置，在等待了一段時(shí)間后才能進(jìn)行菜單設(shè)置，初步分析為環(huán)境溫度低且儀器預(yù)熱時(shí)間不夠所致。
升壓中，找到諧振點(diǎn)后，再手動(dòng)升壓至65 kV后，繼續(xù)增加低壓輸出電壓，發(fā)現(xiàn)電壓小幅震蕩，然后保持不變。用萬(wàn)用表測(cè)量變頻電源低壓進(jìn)線(xiàn)處電源電壓，數(shù)值無(wú)變化。斷電后，對(duì)電纜放電，重新查找諧振點(diǎn)，手動(dòng)升壓至65 kV后，繼續(xù)升壓，仍然發(fā)現(xiàn)低壓電壓及低壓電流保持不變，高壓電源有較大波動(dòng)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)分析判斷：高壓試驗(yàn)引線(xiàn)部分是裸銅線(xiàn)，存在電暈放電現(xiàn)象，且高空風(fēng)力較大，試驗(yàn)引線(xiàn)有擺動(dòng)，導(dǎo)致高壓試驗(yàn)電壓來(lái)回波動(dòng)；試品電纜較長(zhǎng)(2.4 km左右)，中間電纜接頭處有接地箱及交叉互聯(lián)箱，其有抑制金屬護(hù)套電壓突然升高及減少護(hù)層環(huán)流的作用，從而使升壓速度放緩。等待一段時(shí)間后，繼續(xù)升壓至75 kV，發(fā)現(xiàn)電壓無(wú)法繼續(xù)上升；等待約10 min后，才升壓至100 kV；等待5 min后，試品電纜及GIS側(cè)無(wú)異常后，繼續(xù)升壓至110 kV。達(dá)到設(shè)置電壓1 h后，自動(dòng)降壓，斷開(kāi)電源，試驗(yàn)順利完成。
該變電站110 kV進(jìn)線(xiàn)電纜交流耐壓試驗(yàn)合格。
通過(guò)利用串聯(lián)諧振方式對(duì)某變電站110 kV進(jìn)線(xiàn)電纜進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，確認(rèn)了電纜質(zhì)量過(guò)關(guān)、敷設(shè)及安裝工藝質(zhì)量合格，保證了該變電站順利按計(jì)劃投產(chǎn)，并在1年多的運(yùn)行期間未出現(xiàn)絕緣故障。這證明了該試驗(yàn)方法和試驗(yàn)結(jié)果是可靠的，也為今后該公司110 kV電纜交流耐壓試驗(yàn)工作的順利開(kāi)展提供了示范。
