對(duì)于采用帶并聯(lián)補(bǔ)償?shù)淖冾l串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置接線方式對(duì)交聯(lián)聚乙烯電纜進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，并聯(lián)補(bǔ)償?shù)碾娍蛊鲗?duì)諧振時(shí)的品質(zhì)因素的影響進(jìn)行了分析，并提出解決現(xiàn)場(chǎng)電纜交流耐壓試驗(yàn)中合理選擇、配置有關(guān)的諧振試驗(yàn)裝置的方法。
文章概述
隨著電力事業(yè)的發(fā)展，高壓交聯(lián)聚乙烯電纜（以下簡(jiǎn)稱“交聯(lián)電纜”）的使用越來(lái)越多。由于技術(shù)及有關(guān)規(guī)程要求，交聯(lián)電纜在敷設(shè)安裝和發(fā)生故障時(shí)，必須在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。由于試驗(yàn)時(shí)被試品的試驗(yàn)電壓很高，電流也比較大，對(duì)試驗(yàn)電源的要求很高。
目前現(xiàn)場(chǎng)使用的試驗(yàn)裝置主要有兩大類(lèi)，即進(jìn)口（或仿進(jìn)口）的方波調(diào)制型和標(biāo)準(zhǔn)正弦波調(diào)頻調(diào)壓諧振型。兩種諧振試驗(yàn)裝置采用回路諧振的原理來(lái)滿足試驗(yàn)所需的電壓和電流要求。
在交聯(lián)電纜進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，如電纜的試驗(yàn)電壓比較高，但長(zhǎng)度較短試品電容量不大，試品電流較小，試驗(yàn)只需考慮對(duì)試驗(yàn)電源裝置的輸出電壓要求，常常采用串聯(lián)諧振的方式進(jìn)行試驗(yàn)。當(dāng)被試電纜的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，試品電容量大，試品電流很大，單一的串聯(lián)諧振的方式不能滿足試驗(yàn)要求，因此擬采用“串并聯(lián)諧振法”，即增加了并聯(lián)補(bǔ)償?shù)拇?lián)諧振方式，利用輕便的、較小容量的諧振試驗(yàn)裝置，對(duì)數(shù)公里長(zhǎng)的交聯(lián)電纜成功地進(jìn)行了交流耐壓試驗(yàn)。
顯然，當(dāng)電纜長(zhǎng)度增加，試驗(yàn)所需的試驗(yàn)電流增大時(shí)，只需進(jìn)一步增加電抗器的臺(tái)數(shù)，總能滿足試驗(yàn)要求。實(shí)踐和理論分析表明，試驗(yàn)回路中并聯(lián)補(bǔ)償?shù)碾娍蛊鞯臄?shù)量不能無(wú)限增加。
在對(duì)寶應(yīng)大道改造工程鋪設(shè)的2組4．2km的110 kV電纜進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。和對(duì)江蘇寶應(yīng)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)國(guó)泰路110 kV電纜工程的2組1．5 km長(zhǎng)的110 kV電纜做交流耐壓試驗(yàn)。試驗(yàn)中，嘗試了多種方式，發(fā)現(xiàn)當(dāng)試驗(yàn)回路中并聯(lián)補(bǔ)償?shù)闹C振電抗器的數(shù)量增加時(shí)，試驗(yàn)回路的品質(zhì)因數(shù)及對(duì)試驗(yàn)電源容量的要求也發(fā)生變化。
現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況
試驗(yàn)設(shè)備參數(shù)
調(diào)頻電源：采用揚(yáng)州拓普電氣科技有限公司生產(chǎn)的TPXZB變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置。輸出為0～865 V標(biāo)準(zhǔn)正弦波，頻率調(diào)節(jié)范圍：30～300 Hz。
電抗器參數(shù)（單節(jié)）：額定電壓267 kV、額定電流4 A，50 Hz時(shí)的品質(zhì)因素為50。
從試驗(yàn)數(shù)據(jù)（比較試品電容為0．6048μf和0．6627μf時(shí)）可以看出，在試品電容量相近，并聯(lián)回路電抗器的并聯(lián)臺(tái)數(shù)增加時(shí)，回路的品質(zhì)因數(shù)明顯下降，電容量小的試品試驗(yàn)電流反而增加。
串并聯(lián)法的原理分析
等值電路圖（未計(jì)被試品的電阻）
計(jì)算分析
在等值電路圖中，電感為L(zhǎng)，品質(zhì)因數(shù)為Q1；整個(gè)回路的品質(zhì)因數(shù)為Q，回路總的電阻為R′，并聯(lián)回路總的阻抗為Z。
在試驗(yàn)時(shí)，電路處于諧振狀態(tài)，試驗(yàn)變壓器僅需要提供整個(gè)試驗(yàn)回路的有功損耗部分的功率。在Cx兩端未并電抗器并忽略Cx及試驗(yàn)變壓器的有功損耗的條件下，試驗(yàn)回路的品質(zhì)因數(shù)為Q＝ωL／R。如試驗(yàn)裝置受到限制，為減小試驗(yàn)電流，在Cx兩端并電抗器?？梢钥闯?，諧振時(shí)電路中的電壓Uab和Ubc的幅值是相等的，所以試驗(yàn)中試驗(yàn)電壓不變時(shí)每臺(tái)電抗器的有功損耗相同，設(shè)與被試品并聯(lián)的電抗器為n只，各電抗器的參數(shù)相同，則試驗(yàn)電路的總損耗增加到原來(lái)的n＋1倍。此時(shí)，如果Cx和電抗器的諧振頻率保持不變，則試驗(yàn)回路的品質(zhì)因數(shù)為：
但實(shí)際上，在大多數(shù)情況下，當(dāng)并聯(lián)的電抗器數(shù)n變化時(shí)，Cx的并聯(lián)電路中的等值參數(shù)Cx值將改變，電路的諧振頻率（調(diào)頻時(shí)）或串聯(lián)的電抗器的值將要改變，引起ωL值的變化，使電路的品質(zhì)因數(shù)改變。
當(dāng)電源裝置為調(diào)頻電源時(shí)，當(dāng)n增加時(shí)諧振頻率ω增加，ωL值增加使得Q增加。若考慮由于頻率的增加，電抗器的損耗會(huì)有所增加及n增加引起的整個(gè)電路的損耗增加，它使Q值降低。所以，整個(gè)電路的實(shí)際品質(zhì)因數(shù)總是小于Q1，大于Q1／（n＋1）。
當(dāng)電源裝置為調(diào)感電源時(shí)，n增加，電抗器L增加，ωL值增加，使得Q增加。n增加引起的整個(gè)電路的損耗增加，它使Q值降低，整個(gè)電路的實(shí)際品質(zhì)因數(shù)也是小于Q1，大于Q1／（n＋1）。
交聯(lián)電纜現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)應(yīng)注意的事項(xiàng)
1、目前單節(jié)諧振電抗器在50 Hz下本體的Q值一般大于50。為了便于串并聯(lián)方法的靈活運(yùn)用，單節(jié)電抗器Q值應(yīng)盡量大，也即盡量降低電抗器的損耗。
2、根據(jù)被試電纜的長(zhǎng)度和電容量，選擇適當(dāng)參數(shù) （電感量、額定電流、額定電壓）的諧振電抗器及數(shù)量。
3、調(diào)頻電源的輸出電壓的調(diào)頻范圍一般為30～300 Hz。
4、并聯(lián)法中諧振電抗器的節(jié)數(shù)越少越好。受試驗(yàn)裝置的限制，并聯(lián)補(bǔ)償?shù)碾娍蛊鞯墓?jié)數(shù)n，應(yīng)滿足以下關(guān)系：Q1（n＋1）大于試驗(yàn)電壓Uc／變壓器的勵(lì)磁電壓U。
5、從設(shè)備的使用效率和經(jīng)濟(jì)性考慮，5 km長(zhǎng)以內(nèi)110 kV電纜試驗(yàn)（或電容量小于0．67μf的試 品），配置輸出功率為75 kW的調(diào)頻電源裝置即可；5km長(zhǎng)以上的電纜試驗(yàn)，使用更大輸出功率的調(diào)頻電源裝置。(未完待續(xù))
信息發(fā)布：揚(yáng)州拓普電氣科技有限公司
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