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              110kV高壓電纜現場交流耐壓試驗方法探究
              2021-09-18

              一、利用串聯諧振進行交流耐壓試驗的方法


              根據串聯諧振原理,利用勵磁變壓器激發串聯諧振回路,調節變頻控制器的輸出頻率,使回路電L和試品電纜串聯諧振,諧振電壓即為加到試品上的電壓,基本原理如圖1所示。


              image.png


              串聯諧振測試原理接線圖


              華天電力試驗工程師:一般利用諧振進行交流耐壓試驗,有以下幾種方式。


              1、串聯諧振。如果試品電纜的試驗電壓較高而電容量較小,一般可采用串聯諧振方式。


              2、并聯諧振。如果試品電纜的試驗電壓較低而試品容量較大時,一般可采用并聯諧振方式。


              3、串—并聯諧振。當試驗電壓較高、試品電纜電容量較大時,試驗設備難以滿足上述2種方式的要求,原因是:


              ① 合適的高電壓大容量的電抗器一般單位都不具備;


              ② 不同長度的電纜電容量不相同,需要的電抗器也不一樣,即使是可調電抗器也往往由于可調范圍有限而難以滿足試驗要求。因此,僅靠配備合適的電抗器來滿足試驗要求就比較困難,所以國內外進行長電纜交流耐壓試驗時,一般均采用串—并聯調頻諧振方式。華天電力-專業電氣試驗設備生產商。


              串聯諧振


              二、電纜交流耐壓試驗方法實踐


              2。1 項目概況


              某新建110kV變電站,2 回進線電纜已敷設完畢,需對110kV型號為VC-YJLW02-V-64/110-1×400mm2 的交聯聚乙烯進線電纜進行交流耐壓交接試驗。電纜全長2。466km,試品電纜一端GIS終端已插至GIS氣室內,另一終端已敷設固定到某湖區1120小桃開二線003號電纜終端鐵塔上。


              2。2 試驗方案和儀器的確定


              現有的串聯諧振設備只能滿足單次對1根110kV電纜進行交流耐壓試驗,按照GB50150—2006《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》規定,110kV 電纜主絕緣交流耐壓試驗時間為1h??紤]升壓 1h 后高壓電抗器溫升,需冷卻 1h 后才能繼續工作,故單根電纜試驗時間需要 2h,6根電纜試驗時間需要 12h。再考慮電纜試驗前串聯諧振設備吊裝、布置、塔上接線準備、塔上接線換線、GIS 設備操作時間,實際試驗工作需從當天早上開始直至第 2 天早上才能完成。因需在塔上進行變更試驗接線,加之夜間溫度較低、光線較差,工作危險性較高。經綜合考慮,決定對某湖區 003 號鐵塔左側 3 根電纜 ( 西面 ) 進行主絕緣交流耐壓試驗,某湖區 003 號鐵塔右側 3 根電纜 (東西方向)采用施加正常系統相對地電壓 24h 方法進行考核。加壓點選擇在某湖區 1120 小桃開二線 003號電纜終端鐵塔處 2 回 110kV 西關變 110kV 進線電纜接頭處,需從試品電纜終端頭處裝設試驗加壓線至串聯諧振設備。


              串聯諧振試驗儀器決定選用 SFXZ調頻串聯諧振試驗系統,包括變頻電源、勵磁變壓器、高壓電抗器、無局放電容分壓器、均壓環等配件,并配合帶電作業車進行輔助工作。


              2。3 試驗儀器、設備的選擇計算


              根據電纜參數及設備參數進行選擇計算。


              串諧設備中高壓電抗器實際參數:780kVA/130kV/6A/144H/180min,試驗頻率為30—300Hz,共5臺。


              無局放分壓電容器:單節6000pF/200kV,3節。


              查電纜制造廠家提供的電纜參數可知,110kV 1×400mm2單芯電纜電容量為0。156μF/km,電纜全長為2。466km,單根電纜電容量C =0。156×2。466=0。385μF??紤]分壓電容器電容量,試驗時Cx=0。385+0。006=0。391μF。試驗時3臺電抗器并聯,諧振頻率f及試驗電流Ic計算如下:


              image.png


              諧振頻率及試驗電流計算


              依據現場試驗儀器數量應可靠并經濟的原則,根據計算,現場只需選用 3 臺高壓電抗器和 1 節電容分壓器即能滿足試驗儀器 30—300Hz 的頻率范圍要求??紤]到要有一定調節裕度,另加 1 臺高壓電抗器,以備特殊情況需要。


              2。4 作業準備工作


              作業前要求完成相關組織、技術和安全措施,特別要注意以下幾個方面。


              1、試品電纜 GIS 終端插至 GIS 氣室內時,該氣室微水應該經測試合格。


              2、將試品電纜 GIS 室側的線路電壓互感器及避雷器導電桿退出,一次接線斷開并接地,進線 GIS 間隔丙刀閘拉開,丙丁刀閘接地。


              3、將某湖區 003 號塔上 6 支線路避雷器引線打開并接地。


              4、對某湖區湖區 003 號鐵塔接地電阻進行復核性測試,應滿足現場試驗要求。


              5、配置試驗專用電源:三相交流 380V,空開額定電流不小于 100A。


              6、塔下布置好安全圍欄。


              7、西關什字變 GIS 室側派專人進行相關設備操作及安全監護工作。


              8、串諧試驗設備提前裝運到某湖區湖區 003 號鐵塔下,配備吊車及斗臂車協助試驗工作。


              9、某湖區 003 號鐵塔處配置夜間工作照明設備,以備急用。


              10、試驗當天天氣良好,溫度、濕度符合試驗要求。


              11、西關什字變 GIS 側試品電纜側 GIS 間隔丙丁 1 刀閘接地,丙刀閘斷開,丙丁刀閘合上。


              2。5 作業現場接線


              在作業現場,根據串聯諧振交流耐壓試驗的需要和試驗原理進行了試驗儀器的布置和接線。


              2。6 實際作業過程


              接通變頻電源后,進行面板設置時發現菜單不能設置,在等待了一段時間后才能進行菜單設置,初步分析為環境溫度低且儀器預熱時間不夠所致。


              升壓中,找到諧振點后,再手動升壓至 65kV后,繼續增加低壓輸出電壓,發現電壓小幅震蕩,然后保持不變。用萬用表測量變頻電源低壓進線處電源電壓,數值無變化。斷電后,對電纜放電,重新查找諧振點,手動升壓至 65kV 后,繼續升壓,仍然發現低壓電壓及低壓電流保持不變,高壓電源有較大波動。經現場分析判斷:高壓試驗引線部分是裸銅線,存在電暈放電現象,且高空風力較大,試驗引線有擺動,導致高壓試驗電壓來回波動;試品電纜較長 (2。4km 左右),中間電纜接頭處有接地箱及交叉互聯箱,其有抑制金屬護套電壓突然升高及減少護層環流的作用,從而使升壓速度放緩。等待一段時間后,繼續升壓至 75kV,發現電壓無法繼續上升;等待約 10min 后,才升壓至100kV;等待 5min 后,試品電纜及 GIS 側無異常后,繼續升壓至 110kV。達到設置電壓 1h 后,自動降壓,斷開電源,試驗順利完成。


              該變電站 110kV 進線電纜交流耐壓試驗合格。


              三、結論


              通過利用串聯諧振方式對某變電站 110kV 進線電纜進行交流耐壓試驗,確認了電纜質量過關、敷設及安裝工藝質量合格,保證了該變電站順利按計劃投產,并在 1 年多的運行期間未出現絕緣故障。這證明了該試驗方法和試驗結果是可靠的,也為今后該公司 110kV 電纜交流耐壓試驗工作的順利開展提供了示范。


              華天電力是國內專業的電力承裝(修、試)資質及電力承試設備研發生產企,專業針對不同電壓等級的試驗需求,定制不同配置的電氣試驗產品。


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