電力電纜變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗方案

人看過 0 人點(diǎn)贊

本方案適用于6kV~220kV 交聯(lián)聚乙烯（XLPE）絕緣電力電纜的交接試驗、預(yù)防性試驗及故障修復(fù)后驗證試驗，采用變頻串聯(lián)諧振試驗方法，依據(jù)GB 50150-2016《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)》、DL/T 474.4-2018《現(xiàn)場絕緣試驗實施導(dǎo)則 — 交流耐壓試驗》及DL/T 596-2021《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》制定，旨在檢測電纜主絕緣氣隙、受潮、老化及接頭制作缺陷，保障電纜絕緣性能符合運(yùn)行要求。

一、試驗原理

基于串聯(lián)諧振電路原理，調(diào)節(jié)變頻電源輸出頻率，使試驗回路中電抗器的感抗與被試電纜的容抗相等，回路達(dá)到諧振狀態(tài)。此時回路總阻抗最小、電流最大，電纜兩端可獲得數(shù)倍于勵磁電壓的高電壓，且輸出電壓波形接近正弦波（畸變率≤1%）。試品擊穿時諧振條件被破壞，電壓自動下降，可有效防止事故擴(kuò)大，同時試驗電源容量需求遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)工頻耐壓試驗。

二、試驗準(zhǔn)備

（一）試驗對象參數(shù)確認(rèn)

提前核查被試電纜基礎(chǔ)信息，包括型號規(guī)格、額定電壓（U0/U）、長度、敷設(shè)方式、運(yùn)行年限及本次試驗類型（交接/預(yù)試），記錄電纜終端、中間接頭數(shù)量及制作工藝，交叉互聯(lián)電纜需標(biāo)注互聯(lián)箱位置。

（二）試驗設(shè)備選配與檢查

核心設(shè)備為變頻串聯(lián)諧振試驗裝置（含變頻電源、勵磁變壓器、串聯(lián)電抗器、高壓電容分壓器），設(shè)備額定電壓、容量需匹配被試電纜，品質(zhì)因數(shù)（Q值）≥30，頻率調(diào)節(jié)范圍20~300Hz。輔助設(shè)備包括2500V/5000V兆歐表、專用放電棒、接地極、溫濕度計、紅外熱像儀、局部放電檢測儀（可選）。

設(shè)備檢查需確認(rèn)所有設(shè)備外觀無破損、接線端子牢固，兆歐表校準(zhǔn)合格，諧振裝置保護(hù)功能（過壓、過流、閃絡(luò)、溫升保護(hù)）正常，電抗器絕緣電阻≥1000MΩ。

（三）現(xiàn)場準(zhǔn)備與安全布置

斷開被試電纜兩端與電網(wǎng)、配電設(shè)備的連接，將非試驗相可靠接地，電纜終端頭清潔干燥，無污穢、裂紋及凝露。劃定試驗區(qū)域，設(shè)置硬質(zhì)圍欄，懸掛“高壓危險，禁止入內(nèi)”警示標(biāo)識，試驗區(qū)域與帶電體安全距離需滿足：10kV≥3米、35kV≥5米、110kV及以上≥8米。

布置獨(dú)立接地極，確保試驗設(shè)備外殼、電容分壓器、電纜屏蔽層一點(diǎn)接地，接地電阻≤4Ω；試驗現(xiàn)場配備絕緣手套、絕緣靴等安全防護(hù)用品，安排專人監(jiān)護(hù)，電纜兩端設(shè)置值守人員。

試驗環(huán)境需符合以下要求：溫度-10℃~40℃，相對濕度≤80%，避免在雨、霧、雪及大風(fēng)天氣進(jìn)行試驗，海邊、高濕度環(huán)境需用硅膠毯包裹電纜終端頭。

（四）預(yù)試驗檢測

使用兆歐表測量被試電纜各相絕緣電阻，其中10kV電纜≥1000MΩ、35kV及以上電纜≥10000MΩ，絕緣電阻無明顯偏低則進(jìn)入正式試驗，否則需排查絕緣缺陷。

三、試驗設(shè)備參數(shù)配置

根據(jù)電纜電壓等級及長度，合理組合電抗器（串聯(lián)/并聯(lián)），匹配電纜電容，確保諧振頻率在30~75Hz工頻接近段。針對不同電壓等級電纜，典型配置如下：10kV（8.7/10kV）電纜，交接試驗參數(shù)為2.5U0=21.75kV、持續(xù)60min，預(yù)試參數(shù)為3.5U0=30.5kV、持續(xù)5min，電抗器配置參考2臺10kV/1.5A并聯(lián)，諧振頻率范圍100~200Hz；35kV（26/35kV）電纜，交接及預(yù)試參數(shù)均為1.7U0=44.2kV，持續(xù)時長分別為60min、30min，電抗器配置參考4臺26kV/1A串聯(lián)，諧振頻率范圍40~80Hz；110kV（64/110kV）電纜，交接試驗參數(shù)為1.7U0=108.8kV、持續(xù)60min，電抗器配置參考6臺50kV/1A并聯(lián)，諧振頻率范圍20~50Hz。

注：短電纜（＜300m）若電容過小，需并聯(lián)裝置內(nèi)置補(bǔ)償電容，提升諧振電流，避免保護(hù)誤動；長電纜（＞1km）需分段試驗，每段長度≤600m。

四、試驗操作流程

（一）試驗回路接線

按變頻電源→勵磁變壓器→串聯(lián)電抗器→被試電纜→高壓電容分壓器→接地極的順序串聯(lián)連接主回路，將電容分壓器電壓信號接入變頻電源，確保所有接線端子緊固、無松動，接線完成后由雙人交叉核對，杜絕錯接、漏接。

（二）諧振調(diào)諧

開啟變頻電源，設(shè)置頻率掃描范圍20~300Hz，輸出電壓調(diào)至試驗電壓的10%~30%，緩慢調(diào)節(jié)頻率。觀察回路電流、電壓變化，當(dāng)電流最小、電纜兩端電壓最大時，回路達(dá)到諧振狀態(tài)，鎖定諧振頻率，記錄此時的頻率、電流值；若無法找到諧振點(diǎn)，需檢查電抗器組合方式或電纜是否開路。調(diào)諧完成后，確認(rèn)電壓波形畸變率≤1%，局部放電檢測儀（若使用）基線穩(wěn)定，無雜散干擾。

（三）升壓與耐壓試驗

按照1~2kV/s的速率緩慢升壓，全程監(jiān)測試驗電壓、電流、諧振頻率及設(shè)備溫升，嚴(yán)禁快速升壓或越級升壓。升壓至試驗電壓后，保持規(guī)定耐壓時長，期間持續(xù)觀察以下內(nèi)容：①電壓、電流是否穩(wěn)定，無突升突降；②電纜及接頭無放電、異響、焦糊味；③電抗器表面溫升＜30℃，溫度≤70℃；④局部放電量≤5pC（交接試驗）/≤10pC（預(yù)試）。耐壓過程中若出現(xiàn)異常，立即按下“急停”按鈕，停止升壓并降壓至零，嚴(yán)禁帶壓處理故障。

（四）降壓與放電

耐壓時長達(dá)到后，以均勻速率緩慢降壓至試驗電壓的10%以下，嚴(yán)禁直接斷電降壓。關(guān)閉變頻電源，使用專用放電棒對被試電纜、電抗器、電容分壓器進(jìn)行多次充分放電，放電時間不少于5分鐘，確認(rèn)無殘余電荷后，方可接觸試驗設(shè)備及電纜。

（五）復(fù)檢測試

放電完成后，再次使用兆歐表測量電纜絕緣電阻，與試驗前對比無明顯下降（下降幅度≤5%），則完成單相反試驗，依次對其余兩相重復(fù)上述操作。

五、試驗結(jié)果判定

（一）合格判定標(biāo)準(zhǔn)

耐壓過程中，電纜無擊穿、閃絡(luò)現(xiàn)象，電壓、電流穩(wěn)定，無異常波動；試驗前后電纜絕緣電阻無明顯下降，局部放電量符合規(guī)定要求；設(shè)備無故障報警，電抗器、勵磁變壓器無過熱、異響等異常，即判定為合格。

（二）不合格判定及處理

耐壓過程中出現(xiàn)電壓驟降、電流突增，或電纜有明顯放電、擊穿聲，判定為絕緣擊穿，需記錄擊穿時的電壓值，采用分段試驗法排查故障點(diǎn)（中間接頭/終端頭/電纜本體）。局部放電量超標(biāo)或絕緣電阻顯著下降，判定為絕緣劣化，需對電纜進(jìn)行干燥、修復(fù)或更換缺陷部位，處理完成后重新試驗。試驗中設(shè)備溫升超標(biāo)或保護(hù)報警，立即停機(jī)冷卻，排查設(shè)備故障或試驗回路問題，待恢復(fù)正常后繼續(xù)試驗。

六、特殊場景處理

交叉互聯(lián)電纜：試驗前解開互聯(lián)箱，逐段試驗時將非試驗段臨時接地，避免感應(yīng)電壓（未接地段感應(yīng)電壓可達(dá)5kV及以上），試驗完成后恢復(fù)互聯(lián)箱接線。

老舊電纜（運(yùn)行≥8年）：適當(dāng)降低試驗電壓（按2.5U0執(zhí)行），防止絕緣劣化加速，可先進(jìn)行0.1Hz超低頻耐壓試驗預(yù)檢，再開展串聯(lián)諧振試驗。

跨海/長距離電纜：提前用LCR電橋分段復(fù)測電纜電容，考慮電容容升效應(yīng)，調(diào)整電抗器組合數(shù)量；海邊試驗做好鹽霧防護(hù)，使用紅外熱像儀確認(rèn)終端頭無凝露。

GIS終端電纜：試驗時加裝均壓環(huán)，降低電暈干擾，確保局部放電檢測精度，GIS終端與電纜連接部位做好密封防護(hù)。

多中間接頭電纜：耐壓過程中重點(diǎn)監(jiān)測接頭部位，若出現(xiàn)局部放電量突增，立即排查接頭制作缺陷（如防水帶老化、應(yīng)力錐未推入）。

七、安全注意事項

試驗全程嚴(yán)格執(zhí)行“一人操作、一人監(jiān)護(hù)”制度，所有試驗人員需穿戴絕緣防護(hù)用品，嚴(yán)禁在試驗區(qū)域內(nèi)隨意走動，非試驗人員禁止入內(nèi)。

試驗設(shè)備接線、拆線必須在斷電、放電完成后進(jìn)行，嚴(yán)禁帶壓接線、拆線；接地裝置必須可靠，嚴(yán)禁虛接、漏接。變頻控制器連續(xù)運(yùn)行超30分鐘，停機(jī)后不要立即關(guān)電源，保持風(fēng)扇運(yùn)行散熱；設(shè)備出現(xiàn)過壓、過流保護(hù)后，需斷開控制回路電源，排查問題后重新啟動。

試驗現(xiàn)場嚴(yán)禁吸煙、動火，配備干粉滅火器；雷雨天氣立即停止試驗，切斷所有電源，將試驗設(shè)備可靠接地。試驗完成后，拆除所有臨時接線，恢復(fù)電纜原有接地及連接方式，清理試驗現(xiàn)場，確保電纜具備投運(yùn)條件。