0.1Hz超低頻正弦波耐壓試驗技術(shù)及應用
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0.1Hz超低頻正弦波耐壓試驗技術(shù)及應用
| 摘 要 本文著(zhù)重介紹了國際上普遍采用的0.1Hz超低頻正弦波耐壓試驗技術(shù)及運用這一技術(shù)的耐壓測試設備。美國高電壓公司最新推出的90kV耐壓測試儀，解決了我國35kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜無(wú)合適耐壓試驗設備的難題。該測試設備直接產(chǎn)生一種真正的正弦波，同時(shí)不會(huì )增加額外的技術(shù)難度。這樣不僅減輕了重量節約了成本，而且也簡(jiǎn)化了它在診斷測試，諸如介損測試、局放測試和現場(chǎng)故障定位等領(lǐng)域內的應用。本文還引入了美國電子與電氣工程師協(xié)會(huì )在2003年8月最新發(fā)布的IEEE P400.2/D1標準的核心內容，此標準可用于指導現場(chǎng)屏蔽電力電纜系統的耐壓、診斷試驗。 關(guān)鍵詞 超低頻 正弦波 90kV 耐壓試驗 放電電阻 一． 前言 保證供電可靠性的重要措施之一就是對（地埋）電力電纜進(jìn)行耐壓試驗（預防性試驗）即檢查電力電纜的絕緣狀況。 70年代以來(lái)，聚乙烯/交聯(lián)聚乙烯電纜得到廣泛應用并逐步取代傳統的油紙電纜，特別是中低壓電力電纜，直流耐壓試驗方法已不適用于這類(lèi)電纜。原因是在直流電壓作用下，空間電荷效應嚴重，直流耐壓試驗危害交聯(lián)聚乙烯電纜的介電強度和壽命。在現場(chǎng)工頻測試中使用交流測試設備也有它自己的問(wèn)題。測試設備往往既龐大又笨重，同時(shí)價(jià)格也昂貴。超低頻檢測設備多年來(lái)一直用于檢測大型旋轉電機，比如大型水輪發(fā)電機。但這種技術(shù)并沒(méi)有用于電纜，過(guò)去所能利用的設備通常使用的是頻率為0.1周（Hz）并有多種不同波形的電壓，如矩形波和三角波等。該設備在某種形式上有合理的成本和重量因素，并沒(méi)有彌補這些非標準的波形測試電纜技術(shù)數據的缺乏。 由此可見(jiàn)，大家熟知且行得通的老辦法：直流試驗已說(shuō)明是無(wú)效的，在有些情況下還會(huì )擴大損傷而在試驗時(shí)并不能發(fā)現。交流試驗是有效的，但是由于電纜為容性負載，需要很大的試驗容量（S=ωCUS2=2πfCUS2 kVA） 式中： C—被試電纜電容量 μf/km US—試驗電壓 kV f—工頻頻率，我國為50Hz 傳統的超低頻技術(shù)又不適用于電纜，因此需要研究一個(gè)新的電纜檢測方法。 二．0.1Hz超低頻正弦波技術(shù) 早在70年代美國高電壓公司就致力于超低頻電纜檢測方法的研究。他們采用了新的方法，生產(chǎn)的電纜檢測設備能產(chǎn)生真正的高壓正弦波，而且設備很輕，成本接近直流測試系統。實(shí)踐也證實(shí)：使用超低頻高壓的固體絕緣電纜的擊穿電壓與使用交流工頻所得到的電壓值是相當的。 新的設計方法允許以通常的耐壓水平測試負荷遠遠超過(guò)5微法的電纜進(jìn)行測試，并且僅使用電壓為120伏、頻率為60Hz（或220伏50Hz）的電源。而且，該項設計還可擴展到一些頻率為0.05、0.02、0.01Hz的更低頻率操作中去（0.01Hz的頻率測試針對超長(cháng)電纜）。 1.系統設計原理 該設計的基本思路是產(chǎn)生像正弦波那樣的超低頻波形。用超低頻以低充電電流，相對長(cháng)一點(diǎn)的時(shí)間間隔對試品充電至高壓，這里超低頻的波形是關(guān)鍵，特別適合的是正弦波，因其避免了其他波形可能產(chǎn)生的高頻諧波，而該高頻諧波會(huì )對測試目標產(chǎn)生駐波或有害的電壓突變。該新設計的基本理念已經(jīng)在圖1中展示出來(lái)了。系統所需的輸入功率是從一個(gè)正常的120伏60Hz或220伏50Hz的電源處獲得。輸出電壓的振幅是由自動(dòng)可 | ||
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圖1
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圖2 系統各階段輸出波形 | ||
| 2. 試品電容的放電 大容量容性試品被施加交流電時(shí)必需要在每個(gè)半波放電，傳統的工頻交流試驗在試品和電源之間有很大的能量流動(dòng)，這需要大型的變壓器，調節器等。在超低頻系統中，所需功率非常低，與50Hz系統相比，0.1Hz系統要小500倍。結果，這些能量在測試裝置自身中進(jìn)行交換便非常容易了。 本章論述的是一項用于試品放電的專(zhuān)利技術(shù)，它能確保高壓輸出是真正的正弦波。系統連續接入一系列阻性負載至輸出回路對試品電容放電。正常情況下，應用電阻與電容并聯(lián)使電容電壓以指數曲線(xiàn)衰減。電阻的選擇使電壓經(jīng)過(guò)RC混和放電回路降至標準正弦波下方。 因此，電阻接入回路時(shí)，系統高壓變壓器的正弦電壓通過(guò)補償放電電阻所需電流來(lái)保持正弦波型。最初的RC回路指數曲線(xiàn)衰減變化率很高，隨 相關(guān)推薦技術(shù)專(zhuān)區
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