变频串联谐振耐压试验主要方法

作为发现电缆运行绝缘缺陷的无损试验手段，国外的科研机构早在20世纪80年代，就开始对运行中的XLPE绝缘电缆采用超低频耐压试验，并进行了大量的试验室研究和现场试验。根据研究结果，大电网会议工作组推荐将超低频耐压试验用于中低压XLPE电缆的绝缘耐压试验。

  0．1Hz超低频耐压试验是鉴定XLPE绝缘电缆绝缘强度的直接方法，对于停运后的XLPE绝缘电力电缆是否能继续投入运行，该试验是重要的判断参考依据。主要的试验的原理是将50Hz交流电通过整流和滤波环节变成所需的直流电压，通过逆变电路，将此直流电压逆变为lkHz交流电压，再由0．1 Hz正弦振荡器进行调幅处理，调幅后，lkHz电压等幅波就转变成0．1 Hz的变化调幅波。这个调制电压是通过两个高压变压器与电压倍增电路产生的按0．1Hz正弦波变化的高电压，用压敏电阻器进行解调，从而使负载上输出O．1 Hz高压正弦电压波形。试验和研究表明，0．1 Hz电压对XLPE电缆水树枝的监测十分有效，而水树枝的产生和发展是XLPE绝缘电缆主要的老化方式。超低频交流耐压试验关键的问题是确定进行试验的电压，只有施加的试验电压正确，才能保证得出正确的结论。

  目前国内这方面的研究甚少，根据国外的试验资料介绍，0．1 Hz时的试验电压为50Hz时的1．5～1．8倍，如下式：

  式中，λ的值在1．5～1．8间选取，U50为预定的50Hz交流试验电压值，这个值目前在《电力设备预防性试验规程》中尚未给出H J。这种试验方式的优点主要在于：

  1．是无损坏的耐压试验方法。用这种方法不会损坏被试品电缆，特别是对于开始老化但还可使用的电缆优势明显。

  2．相比直流高压试验，对新铺电缆和经过维修的电缆，此种测试对于连接处和端头出头联接错误的判定更为准确。

  3．与工频耐压试验设备相比，其试验设备体积较小、重量较轻。同时保证了试验时和实际运行时的电压在被试品电缆中的绝缘分布相同。国内外的大量研究表明，试验时可以用此方法代替工频耐压试验方法，是因为这两种电压对于叠层复合绝缘缺陷的检验能力是相同的，具有较好的等效性。又由于交流试验设备的容量与试验频率成正比，用此试验方法可以在很大程度上降低交流耐压试验设备的容量，同50Hz工频耐压设备容量比较，理论上可降低500倍。但由于结构等其他方面的原因，实际可降低到50～1 00倍，这样就有利于现场试验使用。这种耐压方法的缺陷是被试品电缆在超低频耐压与工频耐压下的一致性较差，以此试验方式代替工频耐压试验效率是较低的。而且目前开发的0．1Hz超低频耐压试验设备由于其输出电压等级不够高，无法对试验电压等级较高的XLPE电缆进行试验。目前，这种试验方法主要还是中低压XLPE绝缘电缆耐压试验的一种选择方法。

  调感式工频串联谐振试验

  调感式工频串联谐振试验系统主要原理是利用电抗器的感抗和被试品电缆电容的容抗在50Hz工频下发生谐振的原理来产生高电压的。试验系统的简化结构如图1—1所示，图中Tl为可调自耦变压器，T2为励磁变压器，他们为系统提供了一个可变的工作电压，T2供给谐振回路功率，并将电源回路与被试品电缆回路隔开，电容c表示被试品电缆电容及其它并联电容，例如电压分压器电容等。电感L代表可变电抗器的电感，调节它的电感量，使其与电容C发生谐振。

  图1—2所示的是谐振系统的等效电路，电感三为电抗器电感，串联电阻尺表示系统回路的总损耗，则可得：

  调感式串联谐振试验系统相比与普通升压变压器试验系统，在高电压、长电缆、大截面的XLPE电缆耐压试验方面，具有以下显著优点：

  一、输出电流波形好。试验回路仅让基波电流顺利通过，对其他谐波电流相当于是滤波器，滤出了谐波干扰，所以输出电流基本上是正弦波；

  二、自保护性能好。仅当串联谐振回路满足谐振条件时，即∞￡=1／∞C时，系统才会输出高压，而被试品电缆一旦发生击穿，相当于电容被短路，回路失谐，高压立即降落，由于电抗器的电抗限制短路电流，保护试验装置不会遭受过电压与大电流的冲击，所以不需要在串联谐振试验装置中加球隙或电阻保护，也不需要其它保护方式来保护。

  调感式串联谐振试验系统的缺点是电感的调节结构比较复杂，不容易提高系统的品质因数，且自动控制差，噪音大，其使用受到限制。