在工頻條件下,由于被試品電容量較大,或者試驗電壓要求較高,對試驗裝置的電源容量相應(yīng)的也有較高的要求,傳統(tǒng)的工頻耐壓裝置(交流耐壓試驗變壓器)往往單件體積大,重量重,不便于現(xiàn)場搬運(yùn),而且不便于任意組合,靈活性較差。相比,變頻串聯(lián)諧振試驗裝置(體積與重量約為傳統(tǒng)油式試驗變壓器的1/2~1/3)由變頻電源、勵磁變壓器、電抗器、分壓器組成.特點:體積小,重量輕,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本低,接線便捷等。便攜式交流工頻耐壓儀(由干式試驗變壓器、控制箱兩部分組成)體積小,重量輕;,結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高;可方便在現(xiàn)場惡劣環(huán)境下使用。
絕緣耐壓試驗分為直流耐壓試驗和交流耐壓試驗兩種。過去在進(jìn)行電纜耐壓試驗時都采用直流耐壓試驗。在1980年左右,國外電力部門發(fā)現(xiàn)直流耐壓試驗對橡塑絕緣是無效的且具有危害性。我國在九十年代開始研究和實踐交流耐壓試驗技術(shù)。經(jīng)過20多年的研究和實踐,紛紛采用交流耐壓試驗代替直流耐壓試驗。國內(nèi)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)也對于高壓電纜的試驗方法作出了更改和修訂。1997年CIGRI國際大電網(wǎng)工作會議對采用的直流耐壓試驗方法提出疑議,并推薦使用工頻及近似工頻(30-300HZ)的交流試驗方法,在全世界范圍內(nèi)推廣應(yīng)用。我國的華北電力集團(tuán),廣東,江蘇,浙江,福建,安徽等電網(wǎng)已先后頒發(fā)《試驗規(guī)程》,強(qiáng)制規(guī)定用交流耐壓試驗代替直流耐壓試驗。在我國電網(wǎng)相對發(fā)達(dá)的省份,交流耐壓試驗已經(jīng)成為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。其它地區(qū)的試驗規(guī)程也在起草和醞釀中。交流耐壓試驗取代傳統(tǒng)直流耐壓試驗已是大勢所趨。
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及城網(wǎng)供電電壓等級的提高,交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜(XLPE)以其合理的工藝和結(jié)構(gòu),優(yōu)良的電氣性能和安全可靠的運(yùn)行特點,在國內(nèi)外獲得越來越廣泛的使用。尤其在高壓輸電領(lǐng)域更取得了的進(jìn)展。與充油電纜相比,交聯(lián)電纜敷設(shè)安裝方便,運(yùn)行維護(hù)簡單,不存在油的淌流問題。但是,近年來的運(yùn)行和研究表明,交聯(lián)聚乙烯電纜的絕緣在運(yùn)行中易產(chǎn)生樹枝化放電,造成絕緣老化破壞,嚴(yán)重地影響了交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的使用壽命。因此,充分認(rèn)識交聯(lián)電纜的絕緣特性,及時有效地發(fā)現(xiàn)和預(yù)防絕緣中存在的某些缺陷,對保障設(shè)備乃至系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有十分重要的意義。闡述了影響交聯(lián)電纜絕緣的主要因素以及電纜的交接試驗原理,認(rèn)為在現(xiàn)場對交聯(lián)電纜實施交流耐壓試驗是必要和可行的。
國際上工業(yè)頻率主要指50Hz和60Hz兩種,故IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對高壓絕緣的工業(yè)試驗頻率范圍為45-65Hz,在我國額定工頻為50Hz。GB/T16927.1-1997規(guī)定工頻試驗頻率范圍為45-55Hz。
認(rèn)為工頻電力電纜的試驗電壓也是工頻,這是趨于比較保守的觀點。針對此問題應(yīng)該著重說明交接和預(yù)防性試驗的目的在于發(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)慕涣髂蛪涸囼灥念l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)相對純潔、電場分布合理、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,其實際效果很好,數(shù)十年來未受到置疑。
串聯(lián)諧振試驗裝置分為調(diào)頻式和調(diào)感式。一般是由變頻電源、勵磁變壓器、電抗器和電容分壓器組成。被試品的電容與電抗器構(gòu)成串聯(lián)諧振連接方式;分壓器并聯(lián)在被試品上,用于測量被試品上的諧振電壓,并作過壓保護(hù)信號。 [1]
部件作用
組成部件:由變頻電源、勵磁變壓器、高壓電抗器和電容分壓器組成。
1.變頻電源:將220V/380V,50HZ的電源變?yōu)轭l率可調(diào)、電壓連續(xù)可調(diào),同時集操作、保護(hù)、控制、監(jiān)測功能于一體。
2.勵磁變壓器:將變頻電源輸出的電壓升壓,同時隔離高壓和低壓。
3.高壓電抗器:與容性試品發(fā)生串聯(lián)諧振。
4.分壓器:測量調(diào)節(jié)器上的高壓電壓值和低壓。
與傳統(tǒng)的試驗變壓器相比,優(yōu)點在于變頻串聯(lián)諧振試驗裝置體積小,重量輕,易搬運(yùn),操作簡單,非常方便現(xiàn)場使用及搬運(yùn)(體積與重量約為傳統(tǒng)試驗變壓器的1/10~1/30),而且是分件式設(shè)計,便于根據(jù)現(xiàn)場需求靈活配置電抗器的個數(shù),大大降低了勞動強(qiáng)度,提高工作效率。
變頻串聯(lián)諧振試驗裝置是運(yùn)用串聯(lián)諧振的原理,通過調(diào)節(jié)變頻控制器的輸出頻率,使得回路中的電抗器的電感L和試品電容C發(fā)生串聯(lián)諧振,諧振電壓即為試品上所加電壓。
變頻串聯(lián)諧振成套試驗裝置是運(yùn)用串聯(lián)諧振的原理,利用勵磁變壓器激發(fā)串聯(lián)諧振回路,通過調(diào)節(jié)變頻控制器的輸出頻率,使得回路中的電抗器電感L和試品電容C發(fā)生串聯(lián)諧振,諧振電壓即為試品上所加電壓。變頻諧振試驗裝置廣泛用于電力、冶金、石油、化工等行業(yè),適用于大容量、高電壓的電容性試品的交接和預(yù)防性試驗。