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服务支持
110kV高压电缆现场交流耐压试验方法
时间：2020-09-06
110kV高压电缆现场交流耐压试验方法，根据串联谐振原理，利用励磁变压器激发串联谐振回路，调节变频控制器的输出频率，使回路电L和试品电缆串联谐振，谐振电压即为加到试品上的电压，基本原理如图1所示。
中试控股110kV高压电缆现场交流耐压试验方法
一般利用谐振进行交流耐压试验，有以下几种方式。
1、串联谐振。如果试品电缆的试验电压较高而电容量较小，一般可采用串联谐振方式。
2、并联谐振。如果试品电缆的试验电压较低而试品容量较大时，一般可采用并联谐振方式。
3、串—并联谐振。当试验电压较高、试品电缆电容量较大时，试验设备难以满足上述2种方式的要求，原因是:
① 合适的高电压大容量的电抗器一般单位都不具备；
② 不同长度的电缆电容量不相同，需要的电抗器也不一样，即使是可调电抗器也往往由于可调范围有限而难以满足试验要求。因此，仅靠配备合适的电抗器来满足试验要求就比较困难，所以国内外进行长电缆交流耐压试验时，一般均采用串—并联调频谐振方式。
电缆交流耐压试验方法实践
2.1项目概况
某新建110 kV变电站，2 回进线电缆已敷设完毕，需对110 kV，64/110-1×400 mm2 的交联聚乙烯进线电缆进行交流耐压交接试验。电缆全长2.466 km，试品电缆一端GIS终端已插至GIS气室内，另一终端已敷设固定到小区二线003号电缆终端铁塔上。
2.2试验方案和仪器的确定
现有的串联谐振设备只能满足单次对1根110 kV电缆进行交流耐压试验，按照GB50150—2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》规定，110 kV 电缆主绝缘交流耐压试验时间为1 h。考虑升压 1 h 后高压电抗器温升，需冷却 1 h 后才能继续工作，故单根电缆试验时间需要 2 h，6根电缆试验时间需要 12 h。再考虑电缆试验前串联谐振设备吊装、布置、塔上接线准备、塔上接线换线、GIS 设备操作时间，实际试验工作需从当天早上开始直至第 2 天早上才能完成。因需在塔上进行变更试验接线，加之夜间温度较低、光线较差，工作危险性较高。经综合考虑，决定对小区 003 号铁塔左侧 3 根电缆 ( 西面 ) 进行主绝缘交流耐压试验，小区 003 号铁塔右侧 3 根电缆 (东西方向)采用施加正常系统相对地电压 24 h 方法进行考核。加压点选择在小区 1120 小桃开二线 003号电缆终端铁塔处 2 回 110 kV 西关变 110 kV 进线电缆接头处，需从试品电缆终端头处装设试验加压线至串联谐振设备。
串联谐振试验仪器决定选用ZSBP-3900×5 调频串联谐振试验系统，包括变频电源、励磁变压器、高压电抗器、无局放电容分压器、均压环等配件，并配合带电作业车进行辅助工作。
2.3试验仪器、设备的选择计算
根据电缆参数及设备参数进行选择计算。
串谐设备中高压电抗器实际参数：780kVA/130kV/6A/144 H/180min，试验频率为30—300 Hz，共5台。
无局放分压电容器：单节6000pF/200 kV，3节。
查电缆制造厂家提供的电缆参数可知，110 kV 1×400 mm2单芯电缆电容量为0.156 μF/km，电缆全长为2.466 km，单根电缆电容量C =0.156×2.466=0.385 μF。考虑分压电容器电容量，试验时Cx=0.385+0.006=0.391μF。试验时3台电抗器并联，谐振频率f及试验电流Ic计算如下：
依据现场试验仪器数量应可靠并经济的原则，根据计算，现场只需选用 3 台高压电抗器和 1 节电容分压器即能满足试验仪器 30—300Hz 的频率范围要求。考虑到要有一定调节裕度，另加 1 台高压电抗器，以备特殊情况需要。
2.4 作业准备工作
作业前要求完成相关组织、技术和安全措施，特别要注意以下几个方面。
1、试品电缆 GIS 终端插至 GIS 气室内时，该气室微水应该经测试合格。
2、将试品电缆 GIS 室侧的线路电压互感器及避雷器导电杆退出，一次接线断开并接地，进线 GIS 间隔丙刀闸拉开，丙丁刀闸接地。
3、将小区 003 号塔上 6 支线路避雷器引线打开并接地。
4、对小区 003 号铁塔接地电阻进行复核性测试，应满足现场试验要求。
5、配置试验专用电源：三相交流 380 V，空开额定电流不小于 100 A。
6、塔下布置好安全围栏。
7、西关什字变 GIS 室侧派专人进行相关设备操作及安全监护工作。
8、串谐试验设备提前装运到小西湖区 003 号铁塔下，配备吊车及斗臂车协助试验工作。
9、小区 003 号铁塔处配置夜间工作照明设备，以备急用。
10、试验当天天气良好，温度、湿度符合试验要求。
西关什字变 GIS 侧试品电缆侧 GIS 间隔丙丁 1 刀闸接地，丙刀闸断开，丙丁刀闸合上。
2.5 作业现场接线
在作业现场，根据串联谐振交流耐压试验的需要和试验原理进行了试验仪器的布置和接线。
2.6 实际作业过程
接通变频电源后，进行面板设置时发现菜单不能设置，在等待了一段时间后才能进行菜单设置，初步分析为环境温度低且仪器预热时间不够所致。
升压中，找到谐振点后，再手动升压至 65 kV后，继续增加低压输出电压，发现电压小幅震荡，然后保持不变。用万用表测量变频电源低压进线处电源电压，数值无变化。断电后，对电缆放电，重新查找谐振点，手动升压至 65 kV 后，继续升压，仍然发现低压电压及低压电流保持不变，高压电源有较大波动。经现场分析判断：高压试验引线部分是裸铜线，存在电晕放电现象，且高空风力较大，试验引线有摆动，导致高压试验电压来回波动；试品电缆较长 (2.4 km 左右)，中间电缆接头处有接地箱及交叉互联箱，其有抑制金属护套电压突然升高及减少护层环流的作用，从而使升压速度放缓。等待一段时间后，继续升压至 75 kV，发现电压无法继续上升；等待约 10 min 后，才升压至100 kV；等待 5 min 后，试品电缆及 GIS 侧无异常后，继续升压至 110 kV。达到设置电压 1 h 后，自动降压，断开电源，试验顺利完成。
该变电站 110 kV 进线电缆交流耐压试验合格。
通过利用串联谐振方式对某变电站 110 kV 进线电缆进行交流耐压试验，确认了电缆质量过关、敷设及安装工艺质量合格，保证了该变电站顺利按计划投产，并在 1 年多的运行期间未出现绝缘故障。这证明了该试验方法和试验结果是可靠的，也为今后该公司 110 kV 电缆交流耐压试验工作的顺利开展提供了示范。
中试控股110kV高压电缆现场交流耐压试验方法
一般利用谐振进行交流耐压试验，有以下几种方式。
1、串联谐振。如果试品电缆的试验电压较高而电容量较小，一般可采用串联谐振方式。
2、并联谐振。如果试品电缆的试验电压较低而试品容量较大时，一般可采用并联谐振方式。
3、串—并联谐振。当试验电压较高、试品电缆电容量较大时，试验设备难以满足上述2种方式的要求，原因是:
① 合适的高电压大容量的电抗器一般单位都不具备；
② 不同长度的电缆电容量不相同，需要的电抗器也不一样，即使是可调电抗器也往往由于可调范围有限而难以满足试验要求。因此，仅靠配备合适的电抗器来满足试验要求就比较困难，所以国内外进行长电缆交流耐压试验时，一般均采用串—并联调频谐振方式。
电缆交流耐压试验方法实践
2.1项目概况
某新建110 kV变电站，2 回进线电缆已敷设完毕，需对110 kV，64/110-1×400 mm2 的交联聚乙烯进线电缆进行交流耐压交接试验。电缆全长2.466 km，试品电缆一端GIS终端已插至GIS气室内，另一终端已敷设固定到小区二线003号电缆终端铁塔上。
2.2试验方案和仪器的确定
现有的串联谐振设备只能满足单次对1根110 kV电缆进行交流耐压试验，按照GB50150—2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》规定，110 kV 电缆主绝缘交流耐压试验时间为1 h。考虑升压 1 h 后高压电抗器温升，需冷却 1 h 后才能继续工作，故单根电缆试验时间需要 2 h，6根电缆试验时间需要 12 h。再考虑电缆试验前串联谐振设备吊装、布置、塔上接线准备、塔上接线换线、GIS 设备操作时间，实际试验工作需从当天早上开始直至第 2 天早上才能完成。因需在塔上进行变更试验接线，加之夜间温度较低、光线较差，工作危险性较高。经综合考虑，决定对小区 003 号铁塔左侧 3 根电缆 ( 西面 ) 进行主绝缘交流耐压试验，小区 003 号铁塔右侧 3 根电缆 (东西方向)采用施加正常系统相对地电压 24 h 方法进行考核。加压点选择在小区 1120 小桃开二线 003号电缆终端铁塔处 2 回 110 kV 西关变 110 kV 进线电缆接头处，需从试品电缆终端头处装设试验加压线至串联谐振设备。
串联谐振试验仪器决定选用ZSBP-3900×5 调频串联谐振试验系统，包括变频电源、励磁变压器、高压电抗器、无局放电容分压器、均压环等配件，并配合带电作业车进行辅助工作。
2.3试验仪器、设备的选择计算
根据电缆参数及设备参数进行选择计算。
串谐设备中高压电抗器实际参数：780kVA/130kV/6A/144 H/180min，试验频率为30—300 Hz，共5台。
无局放分压电容器：单节6000pF/200 kV，3节。
查电缆制造厂家提供的电缆参数可知，110 kV 1×400 mm2单芯电缆电容量为0.156 μF/km，电缆全长为2.466 km，单根电缆电容量C =0.156×2.466=0.385 μF。考虑分压电容器电容量，试验时Cx=0.385+0.006=0.391μF。试验时3台电抗器并联，谐振频率f及试验电流Ic计算如下：
依据现场试验仪器数量应可靠并经济的原则，根据计算，现场只需选用 3 台高压电抗器和 1 节电容分压器即能满足试验仪器 30—300Hz 的频率范围要求。考虑到要有一定调节裕度，另加 1 台高压电抗器，以备特殊情况需要。
2.4 作业准备工作
作业前要求完成相关组织、技术和安全措施，特别要注意以下几个方面。
1、试品电缆 GIS 终端插至 GIS 气室内时，该气室微水应该经测试合格。
2、将试品电缆 GIS 室侧的线路电压互感器及避雷器导电杆退出，一次接线断开并接地，进线 GIS 间隔丙刀闸拉开，丙丁刀闸接地。
3、将小区 003 号塔上 6 支线路避雷器引线打开并接地。
4、对小区 003 号铁塔接地电阻进行复核性测试，应满足现场试验要求。
5、配置试验专用电源：三相交流 380 V，空开额定电流不小于 100 A。
6、塔下布置好安全围栏。
7、西关什字变 GIS 室侧派专人进行相关设备操作及安全监护工作。
8、串谐试验设备提前装运到小西湖区 003 号铁塔下，配备吊车及斗臂车协助试验工作。
9、小区 003 号铁塔处配置夜间工作照明设备，以备急用。
10、试验当天天气良好，温度、湿度符合试验要求。
西关什字变 GIS 侧试品电缆侧 GIS 间隔丙丁 1 刀闸接地，丙刀闸断开，丙丁刀闸合上。
2.5 作业现场接线
在作业现场，根据串联谐振交流耐压试验的需要和试验原理进行了试验仪器的布置和接线。
2.6 实际作业过程
接通变频电源后，进行面板设置时发现菜单不能设置，在等待了一段时间后才能进行菜单设置，初步分析为环境温度低且仪器预热时间不够所致。
升压中，找到谐振点后，再手动升压至 65 kV后，继续增加低压输出电压，发现电压小幅震荡，然后保持不变。用万用表测量变频电源低压进线处电源电压，数值无变化。断电后，对电缆放电，重新查找谐振点，手动升压至 65 kV 后，继续升压，仍然发现低压电压及低压电流保持不变，高压电源有较大波动。经现场分析判断：高压试验引线部分是裸铜线，存在电晕放电现象，且高空风力较大，试验引线有摆动，导致高压试验电压来回波动；试品电缆较长 (2.4 km 左右)，中间电缆接头处有接地箱及交叉互联箱，其有抑制金属护套电压突然升高及减少护层环流的作用，从而使升压速度放缓。等待一段时间后，继续升压至 75 kV，发现电压无法继续上升；等待约 10 min 后，才升压至100 kV；等待 5 min 后，试品电缆及 GIS 侧无异常后，继续升压至 110 kV。达到设置电压 1 h 后，自动降压，断开电源，试验顺利完成。
该变电站 110 kV 进线电缆交流耐压试验合格。
通过利用串联谐振方式对某变电站 110 kV 进线电缆进行交流耐压试验，确认了电缆质量过关、敷设及安装工艺质量合格，保证了该变电站顺利按计划投产，并在 1 年多的运行期间未出现绝缘故障。这证明了该试验方法和试验结果是可靠的，也为今后该公司 110 kV 电缆交流耐压试验工作的顺利开展提供了示范。
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