電纜高壓試驗(yàn)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(yàn)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(lái)分析和研究變頻串聯(lián)諧振技術(shù)在高壓電纜交接試驗(yàn)中的應(yīng)用，并對(duì)此方法的科學(xué)性、實(shí)用性和性加以確定的。下面我們對(duì)變頻串聯(lián)諧振技術(shù)在電纜高壓試驗(yàn)中的應(yīng)用進(jìn)行研究和分析，同時(shí)希望為同類(lèi)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(duì)電阻、電感、電容串聯(lián)電路發(fā)生諧振的條件和諧振時(shí)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(shí)，端電壓和電流就會(huì)在同相位，所以當(dāng)感抗和容抗一定時(shí)（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(shí)，在L和C上會(huì)產(chǎn)生高電壓（比電源電壓大很多倍），因此串聯(lián)諧振也稱(chēng)電壓諧振。

1.2 串聯(lián)諧振的特點(diǎn)

（1）串聯(lián)諧振具有電路呈純電阻性的特點(diǎn)。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(shí)電流zui大。

（3）當(dāng)電路采用串聯(lián)諧振技術(shù)時(shí)，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(lì)磁變壓器及電容分壓器四部分。運(yùn)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(guò)勵(lì)磁變壓器來(lái)激發(fā)串聯(lián)諧振回路，并對(duì)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(yàn)項(xiàng)目及設(shè)備接線材料的選擇

  在試驗(yàn)項(xiàng)目中選擇的電纜芯線時(shí)選擇的芯線外護(hù)套的絕緣電阻值要符合設(shè)計(jì)要求，通常情況下在選擇對(duì)外護(hù)套的絕緣電阻測(cè)量時(shí)選適當(dāng)?shù)恼讱W表對(duì)外護(hù)套的絕緣電阻進(jìn)行測(cè)；在進(jìn)行電纜芯線對(duì)護(hù)套的交流耐壓試驗(yàn)和電纜芯線對(duì)地的交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，需要依照GB50160-2006《電氣安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》來(lái)完成整個(gè)試驗(yàn)內(nèi)容。

2.2 電纜高壓試驗(yàn)

  電纜高壓試驗(yàn)十分重要,因此,實(shí)驗(yàn)過(guò)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(yàn)設(shè)備，并完成設(shè)備的調(diào)試工作。試驗(yàn)場(chǎng)地周?chē)?，需要試?yàn)人員設(shè)置圍欄，并將“高壓危險(xiǎn)”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(yàn)前，試驗(yàn)人員需要完成電纜的絕緣電阻測(cè)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(yàn)電纜終端接頭中的一相連接；

（4）完成接線后檢查試驗(yàn)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(yàn)電源后調(diào)整變頻電源的頻率，調(diào)試試驗(yàn)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(yàn)電壓，在維持此狀態(tài)1h后將將試驗(yàn)電壓迅速降到零，并斷開(kāi)試驗(yàn)電源，在接地線掛在高壓端。

（7）進(jìn)行試驗(yàn)的過(guò)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(yàn)，并對(duì)電纜進(jìn)行詳細(xì)的檢查，在確保電纜無(wú)損壞后繼續(xù)進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。

（8）確認(rèn)無(wú)損壞后重復(fù)步驟6，如發(fā)生擊穿、閃絡(luò)現(xiàn)象后要對(duì)電纜進(jìn)行修復(fù)，直至符合電纜耐高壓試驗(yàn)的要求。

（9）完成電纜耐高壓試驗(yàn)。

2.3 試驗(yàn)頻率

  由于電力電纜的電容量比較大，在對(duì)電纜進(jìn)行耐高壓試驗(yàn)時(shí)采用傳統(tǒng)的工頻試驗(yàn)變壓器進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)由于工頻試驗(yàn)變壓器有體積大、工作電源大等缺點(diǎn)，使其在施工現(xiàn)場(chǎng)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(yùn)輸方便等諸多特點(diǎn)，使其于電纜高壓試驗(yàn)中被廣泛采用。目前，在電力電纜高壓試驗(yàn)時(shí)由于30~300 Hz的調(diào)頻式串聯(lián)諧振試驗(yàn)設(shè)備存在自動(dòng)調(diào)諧、多重保護(hù)、噪音低且靈活多變等諸多優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用廣泛。

2.4 串聯(lián)諧振電源的優(yōu)點(diǎn)

（1）因串聯(lián)諧振電源需要經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)諧振電抗器與被測(cè)電纜電容間的頻率來(lái)產(chǎn)生電壓與電流，因此，在纜高壓試驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程中，只需要電源為系統(tǒng)提供部分有功消耗能量來(lái)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(yàn)設(shè)備的占用面積。

（3）當(dāng)采用串聯(lián)諧振電源試驗(yàn)電纜發(fā)生擊穿時(shí)，回路的電容值就會(huì)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(yàn)電纜現(xiàn)象。

（5）若發(fā)生試驗(yàn)電纜擊穿現(xiàn)象時(shí)，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(guò)程需要很長(zhǎng)時(shí)間也很容易造成閃落電壓前斷開(kāi)電源現(xiàn)象的發(fā)生，但采用串聯(lián)諧振電源不會(huì)出現(xiàn)任何恢復(fù)過(guò)電壓。

3 電纜高壓試驗(yàn)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(yàn)，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)需求，轉(zhuǎn)而采用攜帶輕便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(yàn)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(yàn)比較流行的一種新的方法與潮流，在未來(lái)國(guó)內(nèi)外的電力發(fā)展中必得廣泛利用。