电缆高压试验中变频串联谐振技术的应用解析

商文剑

摘  要：变频串联谐振试验是利用电抗器的电感和被检测物体的电容实现电容谐振，从而在被检测物体上获取比较大的电流和电压，变频串联谐振技术是当前电缆高压试验比较流行的一种方法，文章重点介绍了电缆高压试验中变频串联谐振技术的应用，从而为同类研究提供参考。

关键词：电缆;高压试验;变频串联谐振技术

中图分类号：TM247     文献标识码：A      文章编号：1006-8937（2015）06-0042-02

近年来，人们的生活水平越来越高，对电力资源的需求量也越来越大，为满足供电需求，高压交联电缆在电力系统得到广泛的应用，为确保高压电缆能安全稳定的运行，电缆敷设完成后，必须对其进行现场竣工交接試验，下面就电缆高压试验中变频串联谐振技术的应用进行分析。

1  电缆现场交接试验

1.1  试验项目和设备接线

在进行电缆芯线对外护套绝缘电阻测量时，测量人员要根据实际情况，选用适当量程的兆欧表对电缆的绝缘电阻进行测量，从而判断电缆的绝缘电阻值是否满足相关要求。

在进行电缆芯线对护套及地交流耐压试验时，测量人员要根据GB 50160—2006《电气安装工程电气设备交接试验标准》的相关规定进行操作，其试验电压要控制在2U060 min，电缆交流耐压试验接线图如图1所示。

其中：VF表示变频电源，T表示调压器，B表示中间变压器，L表示高压电抗器，C1、C2表示分压器电容，Cx表示试验电缆，V表示电压表。

1.2  试验准备工作

在正式进行试验前，试验人员必须做好试验准备工作，只有这样才能保证试验工作安全的开展。当电缆安装完成后，首先要保证电缆外护套绝缘正常，并且保证电缆至少有一个安全接地点;如果电缆终端安装有GIS间隔避雷器，在进行试验前，试验人员要将其拆离，然后补充SF6气体，当电缆高压试验完成后，在恢复GIS间隔避雷器的接入;在试验前，试验人员要保证电缆户外终端塔上架空线和电缆头之间的连线处于断开状态，从而为试验安全提供保障;同时电流互感器二次绕组侧必须短路接地;当GIS电缆终端侧需要加压时，试验人员必须将GIS出线套管和主变的连线拆除，并且确保GIS电缆终端侧的隔离开关、断路器、接地刀闸都满足电缆高压试验的需求。

1.3  电缆高压试验

在进行电缆高压试验时，试验人员首先要将试验设备安装在相应的电缆终端位置，然后将试验设备调试好，同时试验人员还要在试验场地周围设置相应的围栏，并设置相应的警示牌，提醒行人注意“高压危险”。在电缆高压试验过程中，试验人员首先要对电缆的绝缘电阻进行检测，确保其符合相关规定;然后将试验引线接在电缆终端接头的一相，对试验回路的所有接线、仪表进行检查;将试验电源闭合，根据实际情况，对变频电源的频率进行调整，并将试验回路调至谐振，确保调压器处于初始位置;将输出电压逐渐调节到试验电压，并维持60 min，随后快速将试验电压降到零，并将试验电源断开，在接地线挂在高压端。在试验过程中，如果发生击穿、闪络等异常现象，要及时停止试验，并对电缆进行认真的检查，确认电缆是否能继续进行耐压试验，只有保证电缆检查处理后符合耐压试验，才能为电缆后期的安全运行提供保障。

2  串联谐振高压试验设备技术

2.1  串联谐振的产生

R.L.C串联回路图如图2所示。

在R.L.C串联电路中，在正弦电压U作用下，复阻抗：

z=R+j（？棕L-■）=R+jX，

其中：X是角频率ω的函数，X=XLXC，X会随着ω的增大逐渐变大，其变化函数图如图3所示。

当ω>ω0时，X>0，电路为感性;当ω<ω0时，X<零，电容为容性;当ω和ω0相同时，电路阻抗Z（ω0）=R，为纯阻性，此时电路的电流和电压相同，而电路的工作状态被称为串联谐振。电路本身的参数L、C决定了串联电路的谐振频率，这些影响因素与外界环境没有关系，因此，也称为电路的固有频率。如果电源的频率固定，可以调节电路参数L、C，从而确保电源频率和电路固有频率的相同，进而发生谐振。

2.2  串联谐振电源的优点

串联谐振电源是利用谐振电抗器和被测电缆电容之间的调频，产生谐振从而产生大的电流和电压，因此，在整个试验过程中，串联谐振电源只需要提供系统有功消耗的能量，能极大的节省电能消耗。在串联谐振电源中，不需要重量、体积大的大功率调压装置以及试验变压器，大大地减少了试验设备占用的面积。串联谐振电源是谐振式滤波电路，能防止输出电压发生波形畸变的现象，避免了谐波峰值击穿试验电缆的现象。

在串联谐振状态下，如果试验电缆的绝缘线被击穿，就会改变回路的电容值，从而导致电路脱谐，回路的电流就会迅速的下降，但在并联谐振状态下，发生以上现象时，电流会迅速上升几十倍，极大地增加了安全事故的发生几率，因此，串联谐振能有效地防止短路电流烧伤故障点的现象。

当试验电缆发生击穿现象时，由于失去了谐振条件，高电压也会消失，而电弧也会瞬时熄灭，在恢复电压过程中，需要花费比较长的时间恢复电压，而在再次达到闪络电压前，电源就会断开，因此，串联谐振电源恢复电压的过程是能量积累的一个过程，并且在这个过程中不会恢复过电压。

2.3  试验频率

由于电缆的电容量比较大，如果采用传统的工频试验变压器进行试验，存在试验变压器体积大、工作电源大电流现场获取难等问题，因此，一般情况下都会采用串联谐振交流耐压设备进行试验，串联谐振试验设备具有输入电源容量小、重量轻、体系小、运输方便等特点。目前，在试验过程中经常会选用30～300 Hz调频式串联谐振试验设备，这种设备具有多重保护、自动调谐、噪音低、灵活多变等优点。

在串联谐振试验过程中，试验频率范围是需要重点考虑的一个问题，目前，试验频率可以分为宽频率、工频率、接近工频率三种情况，其中宽频率包括1～300 Hz、20～300 Hz、30～300 Hz等几种情况;工频率包括45～55 Hz、45～65 Hz等几种情况;接近工频率为35～75 Hz。

3  结  语

为满足城市的快速发展，越来越多的架空输电线路改变成电缆线路，目前交联聚乙烯电缆在城市输电工程中已经有了十分广泛的应用。在进行电缆施工过程中，为确保电缆的施工质量符合相关规定，经常会用交流耐压试验对其施工质量进行检测，将变频串联谐振技术应用电缆高压试验中，能有效地提高试验的科学性。

参考文献：

[1] 陈天亮.对当前电缆高压试验中变频串联谐振技术应用的探讨[J].城市建设，2012，（33）.

[2] 赵金明，段肖华.变频串联谐振技术在高压电缆交接试验中的应用[J].电网与清洁能源，2012，（4）.