高压交联电缆串联谐振试验过程优化

文/陈磊

高压交联电缆串联谐振试验过程优化

文/陈磊

随着城市电网工程建设中高压交联电缆应用越来越广。高压交联电缆常采用串联谐振的方式进行耐压测试。本文将试验为三个环节，并着重对试验流程优化研究，实践表明：采用新流程能有效缩短实验时间，节省实试验成本。

交联电缆 串联谐振 过程优化

目前在国际和国内已开始大量使用XLPE交联聚乙烯电力电缆。以往采用直流耐压试验会引起绝缘的严重损伤。目前多采用串联谐振交流耐压设备进行试验。本文将试验为三个环节，并着重对试验流程优化研究。

1 串联谐振试验优化的关键点分析

高压交联电缆串联谐振试验的主要分为试验前的安装设备调试及测试出谐振点位以及实际测试三个环节。在第一环节中所需要进行的相关操作最复杂，占时最长，能够优化的也最多。因此选取第一环节作为主要优化环节。

1.1 接线布置不当

（1）地线布置不当。控制箱、分压器等设备的接地端经常随意延长；接线不集中且相互交叉，电抗器经常放置在地线组及分压器接线之间，且距离较近；

（2）设备接线布置不当。各设备位置不合理，如励磁变压器未放置在电抗器与控制箱之间；未对高压引线的线路进行固定。

1.2 设备调试过程复杂、出错率高

进行串联谐振实验的先行条件是对设备进行调试，使其达到实验需要的标准参数状态。在实验中需要设置输入电流、电压、电抗器电流等参数，其中任何参数设置不当，就可能无法寻找出正确谐振点位。同时，为了获得良好的测试效果，需要结合被测电缆的具体规格参数，对接线形式及各配合设备配置进行计算，确定出最佳的接线形式方案及配置。高压交联电缆串联谐振实验的理论计算过程较为复杂，基本采用人工计算的方式进行，导致出错率较高。

根据以上分析，可以将第一环节中的时间拖延归结为未能提前接线布置及设备配置计算不准确两方面因素。

2 基于Excel计算模型的流程优化

2.1 串联谐振实验流程改进

采用单一的并行工程并不能获得减少串联谐振试验周期的最优化效果，必须从整体试验流程入手。主要实施方案：

早年在兵团看外国小说，印象最深的就是“植物花草”的描写。比如托尔斯泰笔下的老树，契诃夫笔下的弱花，生于乡村的莎士比亚能写出“食草爱驴”的神来花事。《红楼梦》中则摆出花草植物的药用百科，而鲁迅说过的一句话多年来印象深刻，大意是：鄙夷枝叶者，决计得不到花果，用意似也在看重微观、强调细节。

（1）在试验开始前，完成测试设备的运输安装工作。对各个过程中的施工人员进行明确的岗位划分。在实验开始前进行周密的任务规划，并未安装准备工作留有充分的缓冲时间。

（2）对各个工序次序进行科学合理的安排，并且对接线位置及设备进行科学规划。为后续流程的进行提供较多的时间保障。

2.2 Excel模型的建立

利用Excel表格定义相关数据的计算公式，在表格中输入相应的电缆长度、截面积及设备运行初始参数变能够得到试验所需的配置方案。采用这种方法，不仅能够减少计算时间，还能够增加计算的准确性，提高设备调试成功率。

2.2.1 在Excel中绘制电抗器连接方式

串联谐振实验中电抗器连接方式有5种，具体如下：

（1）两台电抗器并联，在测试电流超过电抗器额定电流的条件下使用。

（2）1台电抗器直接接线，用于常规的串联谐振实验。

（3）2台电抗器串联，在测试电流超过电抗器额定电流的条件下使用。

（4）用1台电抗器作为电阻补偿接线。

（5）用1台电抗器作为电容补偿接线。依据上述连接方式，分别在Excel中绘制电抗器连接线图。

2.2.2 定义实验用计算公式

串联谐振过程中采用的基本公式如下：

（1）根据电缆标准值，计算电容。

其中：C——电容值；C1——单位面积内电容值；L——电缆长度

（2）根据电抗器电容及电感计算实验频率。

其中：f——频率；L——电感

（3）根据实验频率及电压计算电流。

其中U1——电压

（4）根据电流计算总功率。

（5）根据总功率、电压及品质系数计算电流。

其中U2——输入电压 Q——品质系数

（6）根据功率及品质系数计算励磁变压器电容。

（7）计算励磁变压器占空比。

其中T——为励磁变压器电压比

（8）计算励磁变压器电压。

（9）计算励磁变压器电流。

根据以上计算公式在Excel中定义相关函数，这样就可以快速获得串联谐振实验的配置参数。为了对数据进行保护，可在Excel中对重点参数项标红，保证参数不会因人为因素而变化。

2.2.3 操作应用

本文选取35Kv电缆进行测试，电缆长度为500m，电缆横截面积为3*240mm2。在Excel中的具体操作流程如下：

（1）输入实验设备的已有参数：电抗器电感7H，电源电压380V，励磁变电压比3.4，品质系数60。

（2）电缆标准截面积单位电容值为0.44μF/m，电缆长度500m，电缆截面积为3*240mm2，在Excel中计算出电缆电容值220μF。

（3）输入电源电压35kV，在Excel表格中可得到频率为15.3Hz，实验电流2.30A，输入电流40.5A，占空比67.4%，励磁电流为58.2A。上述参数满足设备要求后，用1台电抗器便能够完成高压交联电缆串联谐振试验。

3 优化效果

依据试验结果显示，通过基于Excel计算模型的流程优化能够在较短时间内调试出最佳的实验参数及接线方案，并能够及时寻找出谐振试验点。只要接线方式较为科学合理，在试验过程成未产漏磁干扰以及电容不稳等现象，充分保证试验过程的稳定性及可靠性，就能有效缩短试验周期。

4 总结

高压交联电缆串联谐振试验是一项流程较为发杂的试验，在试验过程中必须充分保证接线方式布置的合理性，并减少因计算导致的重复性设备调试问题。对试验流程中出现的严重问题需要进行具体拆分再通过创新方案进行解决。

参考论文

[1]徐伟,殷凌锋,叶颋.高压交联电缆串联谐振试验作业流程的精益化管理[J].电世界,2014(11)：26-29.

[2]叶頲,温德康,周婕,周咏晨.提高高压交联电缆线路试验有效性的措施[J].电力与能源,2014(05)：654-656.

作者单位 国家新闻出版广电总局东南广播电视维护中心福建省福州市 350007