电力电缆变频谐振试验技术.ppt

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1、电力电缆变频谐振试验技术电力电缆变频谐振试验技术电缆线路的薄弱环节电缆线路的薄弱环节终端终端机械损伤机械损伤铅包腐蚀铅包腐蚀过热老化过热老化设计不良、制作工艺、设计不良、制作工艺、材料不当在运行电压材料不当在运行电压下受电场、热、化学下受电场、热、化学的长期作用而逐渐发的长期作用而逐渐发展，劣化直至暴露展，劣化直至暴露中间接头中间接头电缆本身电缆本身电缆竣工时应做交接试验电缆竣工时应做交接试验直流试验存在的问题直流试验存在的问题直流耐压直流耐压试验存在试验存在的问题的问题试验等效性差试验等效性差直流和交流直流和交流下的电场分下的电场分布不同布不同放电难以完全放电难以完全会造成击穿的会造成击穿的

2、连锁反应连锁反应对水树枝的发对水树枝的发展影响巨大展影响巨大电缆变频串联谐振交流耐压试验原理接线电缆变频串联谐振交流耐压试验原理接线 谐振是由谐振是由R R、L L、C C元件组元件组成的电路在一定条件下成的电路在一定条件下 发生的一种特殊现象。发生的一种特殊现象。感抗：感抗：X XL L=2f L=2f L容抗：容抗：X XC C=1/2fC=1/2fC串联回路总阻抗：串联回路总阻抗：Z=R2+(XZ=R2+(XL L-X-XC C)2)2串联谐振的原理串联谐振的原理串联谐振的原理串联谐振的原理谐振时电路的复阻抗呈谐振时电路的复阻抗呈现为一个纯电阻，而且阻现为一个纯电阻，而且阻抗为最小值。抗

3、为最小值。串联谐振的原理串联谐振的原理1 1、谐振时电路呈纯阻性。、谐振时电路呈纯阻性。2 2、电路、电路Q Q值较高时，电感电压和电容电压的值较高时，电感电压和电容电压的数值都将远大于外施电压的值，所以串联谐数值都将远大于外施电压的值，所以串联谐振又称电压谐振。振又称电压谐振。串联谐振的原理串联谐振的原理工程上常用特性阻抗与工程上常用特性阻抗与电阻的比值来表征谐振电阻的比值来表征谐振电路的性能，并称此比电路的性能，并称此比值为串联电路的品质因值为串联电路的品质因数，用数，用Q Q表示，即表示，即Wc:Wc:试品电容所消耗的容量试品电容所消耗的容量P:P:电阻消耗的功率电阻消耗的功率串谐试验方

4、式的优点串谐试验方式的优点a.a.所需电源容量大大减小。所需电源容量大大减小。b.b.设备的重量和体积大大减少。设备的重量和体积大大减少。c.c.改善输出电压的波形。改善输出电压的波形。d.d.防止大的短路电流烧伤故障点。防止大的短路电流烧伤故障点。以同样容量和电压等级的设备为例：以同样容量和电压等级的设备为例：1000kVA/500kV1000kVA/500kV的试验变压器重量为的试验变压器重量为4040吨左右，同样的变频串联谐振系统的重吨左右，同样的变频串联谐振系统的重量为量为2 2吨左右吨左右以以1000kVA/500kV1000kVA/500kV为例：为例：采用变频串联谐振系统进行试验

5、只需要采用变频串联谐振系统进行试验只需要20kVA20kVA左右的试验容量左右的试验容量谐振式滤波电路，能改善输出电压的波谐振式滤波电路，能改善输出电压的波形畸变，获得很好的正弦波形，有效的形畸变，获得很好的正弦波形，有效的防止了谐波峰值对试品的误击穿。防止了谐波峰值对试品的误击穿。绝缘弱点被击穿时，电路立即脱谐，绝缘弱点被击穿时，电路立即脱谐，回路电流迅速下降为正常试验电流的回路电流迅速下降为正常试验电流的1/Q1/Q。变频电源变频电源变频电源的主要作用是：为串联谐振成套试验系统的谐振变频电源的主要作用是：为串联谐振成套试验系统的谐振回路提供幅值、频率可调节的电压，满足谐振回路的需要。回路提

6、供幅值、频率可调节的电压，满足谐振回路的需要。变频电源变频电源警告！警告！试验时，变频电试验时，变频电源接地端子须可源接地端子须可靠接地，以防试靠接地，以防试验员意外触电。验员意外触电。变频电源在使用时变频电源在使用时应注意防水、防灰应注意防水、防灰尘侵入，显示屏应尘侵入，显示屏应避免太阳直射。避免太阳直射。变频电源应变频电源应在通风的环在通风的环境下使用。境下使用。变频电源输出不变频电源输出不可接地、短接，可接地、短接，否则可能会导致否则可能会导致变频电源损坏变频电源损坏励磁变压器励磁变压器a)a)既是励磁变压器，又是隔离变压器，其容量一般与变频电源相同既是励磁变压器，又是隔离变压器，其容量

7、一般与变频电源相同 。b)b)各绕组可串联也可并联，以满足不同电压等级、不同容量试品的试验各绕组可串联也可并联，以满足不同电压等级、不同容量试品的试验要求。要求。警告：警告：标号最大的标号最大的XnXn端子须作接地端子，否则将导致励磁端子须作接地端子，否则将导致励磁变压器损坏。变压器损坏。试验中不用的高压绕组，应保障一端（试验中不用的高压绕组，应保障一端（AnAn或或XnXn）与）与相邻的绕组连接，避免绕组电位悬浮。试验时，确保相邻的绕组连接，避免绕组电位悬浮。试验时，确保套管外表面干燥且无灰尘、污垢等。套管外表面干燥且无灰尘、污垢等。试验中不用的高压绕组不得短接，否则将导致励磁试验中不用的高

8、压绕组不得短接，否则将导致励磁变压器损坏。变压器损坏。励磁变压器低压绕组不得接地，也不得短接。励磁变压器低压绕组不得接地，也不得短接。试验完毕后，励磁变压器表面温度可能较高，当心试验完毕后，励磁变压器表面温度可能较高，当心烫伤。烫伤。试验电抗器试验电抗器谐振电抗器与容性试品在励磁变压器的激励下发谐振电抗器与容性试品在励磁变压器的激励下发生串联谐振。为满足不同电压等级、不同容量试生串联谐振。为满足不同电压等级、不同容量试品的试验要求，根据需要各节电抗器可并联也可品的试验要求，根据需要各节电抗器可并联也可串联使用串联使用,但必须同时满足：但必须同时满足：1 1）组合后的电抗器额定电压不小于试验电压

9、，）组合后的电抗器额定电压不小于试验电压，2 2）电抗器与试品的谐振频率在系统规定的工作频）电抗器与试品的谐振频率在系统规定的工作频率范围内。率范围内。电抗器原理图电抗器原理图 警告：警告：装有底座的电抗器内安装有避雷器，一端连装有底座的电抗器内安装有避雷器，一端连L L端另一端连端另一端连接地端子，防止反击过电压损坏设备，试验时电抗器底座接地端子，防止反击过电压损坏设备，试验时电抗器底座务必接地。务必接地。电压等级较高的电抗器上配有均压环，防止电抗器沿面放电压等级较高的电抗器上配有均压环，防止电抗器沿面放电损坏，试验时务必装设均压环，安装方式如下图所示。电损坏，试验时务必装设均压环，安装方式

10、如下图所示。确定试品允许试验频确定试品允许试验频确定试品允许试验频确定试品允许试验频率范围（率范围（率范围（率范围（fmin,fmaxfmin,fmaxfmin,fmaxfmin,fmax）满足满足满足满足30Hzf30Hzf30Hzf30Hzfminminminminffffmaxmaxmaxmax300Hz300Hz300Hz300Hz。试品与分压器电容量试品与分压器电容量试品与分压器电容量试品与分压器电容量之和应处于之和应处于之和应处于之和应处于（CminCminCminCmin，CmaxCmaxCmaxCmax）之间）之间）之间）之间试品试验电压必须保证小于或等试品试验电压必须保证小于

11、或等试品试验电压必须保证小于或等试品试验电压必须保证小于或等于电抗器额定电压，若单台电抗于电抗器额定电压，若单台电抗于电抗器额定电压，若单台电抗于电抗器额定电压，若单台电抗器不能满足电压要求，可采用两器不能满足电压要求，可采用两器不能满足电压要求，可采用两器不能满足电压要求，可采用两台或两台以上的电抗器串联来满台或两台以上的电抗器串联来满台或两台以上的电抗器串联来满台或两台以上的电抗器串联来满足试验电压。足试验电压。足试验电压。足试验电压。先由试验电压确定电抗器是否串先由试验电压确定电抗器是否串先由试验电压确定电抗器是否串先由试验电压确定电抗器是否串联组合，再由电抗器电感、系统联组合，再由电抗

12、器电感、系统联组合，再由电抗器电感、系统联组合，再由电抗器电感、系统工作频率（工作频率（工作频率（工作频率（30303030300Hz300Hz300Hz300Hz）等确定）等确定）等确定）等确定试品容量范围试品容量范围试品容量范围试品容量范围电抗器的电抗器的组合方法组合方法依据电抗器电感依据电抗器电感依据电抗器电感依据电抗器电感L L L L、试品允许试验频、试品允许试验频、试品允许试验频、试品允许试验频率范围（率范围（率范围（率范围（f f f fminminminmin,f,f,f,fmaxmaxmaxmax ），确定试品），确定试品），确定试品），确定试品电容允许范围值（电容允许范围值

13、（电容允许范围值（电容允许范围值（C C C Cminminminmin，C C C Cmaxmaxmaxmax）。）。）。）。C Cminmin=C Cmaxmax=严禁电抗器放于铁板等导磁材料严禁电抗器放于铁板等导磁材料上（包括车厢）做试验，否则涡上（包括车厢）做试验，否则涡流会造成电抗器永久性损坏。流会造成电抗器永久性损坏。电抗器串联使用电抗器串联使用注意分压问题，注意分压问题，并联使用注意分并联使用注意分流问题，严禁电流问题，严禁电抗器长期过压、抗器长期过压、过流使用。过流使用。严禁电抗器倾倒严禁电抗器倾倒或倒立放置。试或倒立放置。试验完毕后，谐振验完毕后，谐振电抗器表面温度电抗器表面

14、温度可能较高，当心可能较高，当心烫伤。烫伤。励磁变压器高压绕组个数与电抗器节数对应相等，励磁变压器高压绕组个数与电抗器节数对应相等，励磁变压器高压绕组组合方式依据电抗器组合结励磁变压器高压绕组组合方式依据电抗器组合结果。果。电抗器选择了并联的组合方式，则励磁电抗器选择了并联的组合方式，则励磁变高压绕组也采用并联的方式。变高压绕组也采用并联的方式。电抗器选择了串联的组合方式，则励磁变高电抗器选择了串联的组合方式，则励磁变高压绕组也采用串联的组合方式。压绕组也采用串联的组合方式。电抗器选择串并联的组合方式，则励磁变高压电抗器选择串并联的组合方式，则励磁变高压绕组也采用串并联的组合方式。绕组也采用串

15、并联的组合方式。励磁变压器高压绕组组合方式随励磁变压器高压绕组组合方式随电抗器组合方式的变化而变化。电抗器组合方式的变化而变化。电容分压器是测试试验电压的取样部件，它由高压臂电容分压器是测试试验电压的取样部件，它由高压臂C11C11和低压臂和低压臂C2C2组成，高低压臂用同种材料做在同一个筒内，组成，高低压臂用同种材料做在同一个筒内，测量精度受温度影响小，测试信号从低压臂测量精度受温度影响小，测试信号从低压臂C2C2引出（信引出（信号号:0:0100V100V），作为试验电压测量和保护信号，分压比），作为试验电压测量和保护信号，分压比N=N=（C11+C2C11+C2）/C11/C11。电容分

16、压器电容分压器 电缆电缆U0/UU0/U的划分与的划分与U0U0类型的选择，实际上是根据电网的类型的选择，实际上是根据电网的中中性点接地方式和故障切除时间等因素来选择电缆的。根据其中性性点接地方式和故障切除时间等因素来选择电缆的。根据其中性点接地方式的不同，点接地方式的不同，U U值相同的电缆，其值相同的电缆，其U0U0值是不相同的。值是不相同的。（中（中性点不接地系统、中性点接地系统、中性点经小电阻接地系统、性点不接地系统、中性点接地系统、中性点经小电阻接地系统、中性点经消弧线圈接地系统。）中性点经消弧线圈接地系统。）中性点不接地系统在系统发生单相接地故障时允许继续运行中性点不接地系统在系统

17、发生单相接地故障时允许继续运行一定的时间，在此时间内，健全相的导体对地电压会升高，最高一定的时间，在此时间内，健全相的导体对地电压会升高，最高可达线电压。因此电缆的可达线电压。因此电缆的U0U0值应取得比正常运行时的相电压值高值应取得比正常运行时的相电压值高一些，绝缘厚度也要相应厚一些，以保证电缆具有预期的使用寿一些，绝缘厚度也要相应厚一些，以保证电缆具有预期的使用寿命。中性点直接接地系统的相电压不会升高，因此命。中性点直接接地系统的相电压不会升高，因此U0U0的值就取系的值就取系统的相电压值。统的相电压值。当电缆所在系统中的单相接地故障能很快地切除，在任何情况下故障持续时间不超过1min时，

18、可选类U0，如中性点经小电阻接地就属于这类情况。当电缆所在系统中的单相接地故障持续时间在1min2h之间，个别情况在28h之间时，必须选用类U0，即10kV系统中应选用U0/U8.7/10kV；35kV中应选用U0/U26/35kV。当电缆所在系统是采用中性点直接接地方式时，U0只有选类的。对于分相屏蔽的电缆，其绝缘承受的电压只是导体对地电压U0，因此在电缆标准中规定的试验电压是以U0的倍数，而不是以U的倍数表示。高压电缆高压电缆选用导则选用导则12 3电缆交流耐压试验的缺点胶联电缆交流耐压，只要绝缘不发生闪络、击穿就判为合格，这样发现不了绝缘的发展性缺陷。开展电缆绝缘的变频介质损耗测量、开展离线或在线的局部放电试验、开展热成像测温或电缆温度的在线监测，应是今后监测电缆绝缘缺陷的发展方向。思考题思考题思考一下：如何利用电缆串联谐振耐压试验现场的试验记录，计算试验的Q值？在实际工作中，无法得出R值，因此需要在工作之前记录变压器的变比K，在试验加压到试品试验电压值U1后，记录试验变频电源输出电压U2，Q=U1/K*U2