近年來國(guó)內(nèi)外的試驗(yàn)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明:直流耐壓試驗(yàn)不能有效地發(fā)現(xiàn)交聯(lián)電纜中的絕緣缺陷,甚至造成電纜的絕緣隱患。德國(guó)Sechiswag公司在1978~1980年41個(gè)回路的10 kV電壓等級(jí)的XLPE電纜中,發(fā)生故障87次;瑞典的3 kV~24.5 kV電壓等級(jí)XLPE電纜投運(yùn)超出9 000 km,發(fā)生故障107次,國(guó)內(nèi)也曾多次發(fā)生電纜事故,相當(dāng)數(shù)量的電纜故障是由于經(jīng)常性的直流耐壓試驗(yàn)產(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng)引起。因此,國(guó)內(nèi)外有關(guān)部門廣泛推薦采用交流耐壓取代傳統(tǒng)的直流耐壓。
特性
* 體積小,重量輕,特別適合現(xiàn)場(chǎng)使用;
* 過壓,過流,放電,過熱及零啟動(dòng)保護(hù)全面可靠,動(dòng)作時(shí)間1微秒;
* 符合國(guó)標(biāo)要求:有監(jiān)測(cè)峰值/√2功能,可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)波形;
* 一鍵鼠標(biāo)式旋鈕“傻瓜式”操作,大屏幕液晶顯示;
* 軟件校準(zhǔn)功能,方便用戶校準(zhǔn)表計(jì),確保高電壓值準(zhǔn)確度
由于電纜的電容量較大,采用傳統(tǒng)的工頻試驗(yàn)變壓器很笨重,龐大,且大電流的工作電源在現(xiàn)場(chǎng)不易取得。因此一般都采用串聯(lián)諧振交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備。其輸入電源的容量能顯著降低,重量減輕,便于使用和運(yùn)輸。初期多采用調(diào)感式串聯(lián)諧振設(shè)備(50Hz),但存在自動(dòng)化程度差、噪音大等缺點(diǎn)。因此現(xiàn)在大都采用調(diào)頻式(30-300Hz)串聯(lián)諧振試驗(yàn)設(shè)備,可以得到更高的品質(zhì)數(shù)(Q值),并具有自動(dòng)調(diào)諧、多重保護(hù),以及低噪音、靈活的組合方式(單件重量大為下降)等優(yōu)點(diǎn)。就目前的國(guó)內(nèi)外的提法來看,我們總結(jié)可分成3類:第1類為較寬頻率范圍30-300Hz、20-300Hz、1-300Hz;第2類為工頻范圍,45-65Hz,45-55Hz;第3類為接近工頻,35-75Hz。
國(guó)際上工業(yè)頻率主要指50Hz和60Hz兩種,故IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對(duì)高壓絕緣的工業(yè)試驗(yàn)頻率范圍為45-65Hz,在我國(guó)額定工頻為50Hz。GB/T16927.1-1997規(guī)定工頻試驗(yàn)頻率范圍為45-55Hz。
認(rèn)為工頻電力電纜的試驗(yàn)電壓也是工頻,這是趨于比較保守的觀點(diǎn)。針對(duì)此問題應(yīng)該著重說明交接和預(yù)防性試驗(yàn)的目的在于發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷的能力來定的。在不同的頻率下只要絕緣內(nèi)部介質(zhì)電壓分布相同,又有基本相同的檢出絕緣故障的能力,就能達(dá)到試驗(yàn)的目的。因此即使選用比工頻范圍更寬的頻率也是可以接受的。在90年代中期為了選擇適當(dāng)?shù)慕涣髂蛪涸囼?yàn)的頻率范圍,做了大量、仔細(xì)的基礎(chǔ)研究工作。得出頻率在30-300Hz范圍內(nèi),橡塑電纜內(nèi)部幾種典型絕緣缺陷的擊穿特性沒有明顯差別。分析形成這種在不同頻率下良好的擊穿特性,主要原因是優(yōu)良的同軸絕緣結(jié)構(gòu),單一的絕緣介質(zhì),材質(zhì)相對(duì)純潔、電場(chǎng)分布合理、規(guī)則。因此,在不同頻率下結(jié)構(gòu)內(nèi)部電壓分布相同,形成寬頻率范圍試驗(yàn)的條件。油紙絕緣電纜一直采用頻率等于零的直流電壓進(jìn)行耐壓試驗(yàn),其實(shí)際效果很好,數(shù)十年來未受到置疑。
產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)
1. 所需電源容量大大減小。系列串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置是利用諧振電抗器和被試品電容產(chǎn)生諧振,從而得到所需高電壓和大電流的,在整個(gè)系統(tǒng)中,電源只需要提供系統(tǒng)中有功消耗的部分,因此,試驗(yàn)所需的電源功率只有試驗(yàn)容量的1/Q倍(Q為品質(zhì)因素)。
2. 設(shè)備的重量和體積大大減小。串聯(lián)諧振電源中,不但省去了笨重的大功率調(diào)壓裝置和普通的大功率工頻試驗(yàn)變壓器,而且,諧振激磁電源只需試驗(yàn)容量的1/Q,使得系統(tǒng)重量和體積大大減小,一般為普通試驗(yàn)裝置的1/5~1/10。
3. 改善輸出電壓波形。諧振電源是諧振式濾波電路,能改善輸出電壓的波形畸變,獲得很好的正弦波,有效地防止了諧波峰值引起的對(duì)被試品的誤擊穿。
4. 防止大的短路電流燒傷故障點(diǎn)。在諧振狀態(tài),當(dāng)被試品的絕緣弱點(diǎn)被擊穿時(shí),電路立即脫諧(電容量變化,不滿足諧振條件),回路電流迅速下降為正常試驗(yàn)電流的1/Q。而采用并聯(lián)諧振或者傳統(tǒng)試驗(yàn)變壓器的方式進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)時(shí),擊穿電流立即上升幾十倍,兩者相比,短路電流與擊穿電流相差數(shù)百倍。所以,串聯(lián)諧振能有效地找到絕緣弱點(diǎn),又不存在大的短路電流燒傷故障點(diǎn)的憂患。
5. 不會(huì)出現(xiàn)任何恢復(fù)過電壓。被試品發(fā)生擊穿閃絡(luò)時(shí),因失去諧振條件,高電壓也立即消失,電弧立刻熄滅,裝置的保護(hù)回路動(dòng)作,切斷輸出。
整套試驗(yàn)設(shè)備可根據(jù)被試品電容量的不同,確定由單個(gè)或多個(gè)諧振電抗器串、并聯(lián)使用。
2、主要部件的技術(shù)規(guī)范
(1)變頻控制單元
輸入工作電源: 220V、 50Hz,電流5~250A
輸出電壓和電流:0~250V,電流5~250A
輸出頻率:20~300Hz,
頻率調(diào)節(jié)細(xì)度:0.1Hz
大輸出功率:5~10000kVA
(2)勵(lì)磁變壓器
輸入工作電源:250V 電流5~250A
輸出電壓和電流:0~10kV,電流1~10A
額定容量:5~50000kVA
(3)諧振電抗器:(每臺(tái)諧振器的技術(shù)規(guī)范)
單臺(tái)電抗器額定工作電壓:20kV、40kV、60kV(有效值)
單臺(tái)額定工作電流:1~10A(有效值)
(4)電容分壓器
工作方式: 純電容式
額定電壓: 20kV、60kV、100kV、200kV、500kV、1000kV有效值
工作頻率: 30~300Hz
測(cè)量誤差: <1%
電容: 1000pF±5%
分壓器低壓臂電壓: 100V