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1、47上海蓝波 第九期局放培训班 串联谐振局放试验系统的操作第一章 高压交联电缆的试验 刘昌鼎第一节 高压交联电缆例行试验要求GB/T12706-2002, “额定电压 1KV(Um=1.2KV)到 35KV(Um=40.5KV)挤包绝缘电力电缆及附件”标准规定，例行试验有：1. 导体直流电阻试验2. 局部放电试验 1.73U0 下应不大于 10Pc3. 交流电压试验 3.5 U0/5min电缆的工作电容和电流要求6/6, 6/10KV 8.7/10, 8.7/15KV 64/110KV 127/220KV截面mm2 F/KM A/KM F/KM A/KM F/KM A/KM F/KM A/KM
2、截面mm225 0.1922 1.09 0.1576 1.51 0.129 2.95 / / 24035 0.2116 1.20 0.1725 1.65 0.139 2.79 / / 30050 0.2367 1.34 0.1917 1.84 0.156 3.13 0.118 4.71 40070 0.2693 1.52 0.2167 2.08 0.169 3.40 0.124 4.94 50095 0.2999 1.70 0.2400 2.30 0.188 3.78 0.138 5.50 630120 0.3266 1.86 0.2603 2.49 0.214 4.30 0.155 6.18
3、 800150 0.3570 2.02 0.2834 2.71 0.231 4.64 0.172 6.86 1000185 0.3873 2.19 0.3123 2.99 0.242 4.86 0.179 7.14 1200240 0.4290 2.42 0.3439 3.29 0.259 5.20 0.190 7.58 1400300 0.4706 2.66 0.3755 3.60 0.273 5.49 0.198 7.90 1600400 0.5311 3.00 0.4213 4.03 0.284 5.71 0.207 8.25 1800500 0.5839 3.30 0.4613 4.4
4、2 0.296 5.95 0.215 8.57 2000630 0.6481 3.66 0.5099 4.88 / / 0.221 8.81 2200800 / / / / / / 0.232 9.25 2500上表中电容量 C 是由资料摘录的，电流 A 是不同的试验电压 U 计算值，常用数学计算公式：I=Uc ，=2 ， = 50Hz现在国内最广泛使用的交流聚乙烯电力电缆，其电压等级有两种，8.7/15 和26/35。按 GB/T127006-200 标准规定，局部放电试验电压和交流电压试验的需求如下：1. 局部放电试验电压 1.73U0 不大于 10pc电压等级 8.7/15KV U 局=
5、 1.738.7=15.05KVU 局= 1.7326=44.98KV2. 交流电压试验 3.5 U0/5min电压等级 8.7/15KV U 试 =3.5 U0=3.58.7=30.45KV26/23KV U 试 =3.5 U0=3.526 =91KV48上海蓝波 第九期局放培训班第二节 高压交联电缆的试验交流电压获得途径高压交联电压的试验交流电压获得的途径一般有两种，直升方式和串联谐振方式。一、直升式试验交流高电压电路方框组成如下:交流 380V -调压器 -升压变压器 -高压滤波器 -试品电缆| | | | | | 升降控制器 局部放电试验仪直升式试验交流高压系统的功率容量较小，常用作样
6、品短线试验，该系统一般作为实验室专用设备。使用的单位不多，其工作原理与串联谐振升压系统有许多相似，这里不作详细介绍。二、串联谐振升压方式串联谐振升压方式的电路组成如下图所示，交流 380V-隔离变压器 -调压器 -电抗器 -高压滤波器 -试品电缆| | | | | |升/降电压控制器 局部放电试验仪由上图我们看出，框图中增加了励磁变压器、电抗器，其工作原理用试品电缆的电容与电抗器的可调电感构成串联电路，系统特点应用试品电缆的现成电容资源。通过调谐可调电感的感抗和试品电缆的电容容抗相等。在电源频率激励下达到谐振产生高压。串联谐振局放试验系统的优点是：投资成本低，设备体积小，对电网影响小，整个系统
7、的功耗仅为直升式系统的 1Q倍。目前，国内外高压交联电缆的高压试验，局放试验均用这种方式。图中各方框图的工作原理及技术指标。1进线电源 380VAC进线原理应采用独立供电单元，由 10KV（50KVA ）/380V 独立变压器供电。380VAC 的电力电缆必须分相铜带屏蔽，钢带铠装，长度约 150 米200 米，再加上低压开关柜组成系统的独立电源。主要作用隔离及衰减来自工厂用电设备及电网传导干扰，分相钢带屏蔽电缆相当于分布参数 L.C 的长线，对高频信号干扰进行有效衰减，所以该低压输电电缆，其长度越长越好。2隔离变压器380V/380V 双屏蔽静电隔离变压具有电路隔离及电源地与屏蔽地的隔离。主
8、要是隔离、衰减来自供电电源包括供电系统中线、地线的干扰。技术性能：10KHz衰减20dB 。49上海蓝波 第九期局放培训班3调压器TDGZ 平面接触式调压器（现在大都采用圆盘式调压器） ，调压器调压驱动按用户要求可用 DC 或 AC 变速方式。该装置特点：零电压起调，损耗低，一般小于等于 1%，波形畸变小（0.2%） ，调节电压平稳、火花小、噪音低。4电抗器电抗器式由励磁变压器与可调电感器组成并置于一个油箱内，特点式电感调节范围大，负载电容量=0.02 F 起振，设计有高压无局放转换开关，改变电压输出。同时改变电抗器 L 值，最大谐振电容可达 12F。高压输出电压：10KV120KV 高压输出
9、电流：10A20A30A5高压滤波器高压滤波器电路由 23 只电感元件，12 只高压电容组成“T”滤波电路主要技术参数：电压：50KVAC100KVAC120KVAC电流：10A20A30A电容: 4000pF2(C+Ck=0.012 可做空载调谐升压)电感：500mH增益：4060dB（10KHz1MHz）放电水平：80%输出电压时2Pc高压滤波器有效地衰减来自高压电抗器产生的局放干扰，同时阻止试品中局放信号从电抗器侧分流，提高局放试验灵敏度。6升/降压控制器、局部放电测试仪的工作原理及参数等指标在后面章节介绍。50上海蓝波 第九期局放培训班第二章 串联谐振局放试验系统第一节 局部放电的产生
10、及表现形式一、局部放电的特性局部放电定义：在电场的作用下，绝缘体的部分区域发生放电（短路）而没有形成整个绝缘体击穿，该现象称为局部放电。表现形式：发生在绝缘体内部局部放电称之内部放电。发生在绝缘体表面局部放电称之表面放电。发生在高压导体周围气体中的放电称之电晕。局部放电产生的原因产生局部放电的基本原因：电场集中，绝缘中存弱点（缺陷） ，在这样的区域中其电场强度达到介质击穿场强时，该区域就发生放电。如在固体或液体介质中含有气泡，在电压的作用下，气泡中的场强比介质中的场强 r倍（r 为固体绝缘的相对介电数常数） ，气体（泡）的击穿场强通常比固体或液体介质强度低，气泡首先击穿，即发生了局部放电。那么
11、在电线电缆，环氧浇铸互感器及变压器中都会因生产过稳中残留气泡，会因产生过程的热胀冷缩，有机物的分解等作用产生气隙等，这些生产中出现的缺陷都发生局部放电的现象。二、电缆的放电特性及脉冲电流法。1、挤塑绝缘的局部放点特征性。按图标及 IEC 标准要球，相电压6KV 的挤塑绝缘电缆都应在做 PD 试验。电缆在运行和试验中都存在三种比较典型的放电现象。即内部放电表面放电，电晕。内部放电A 是绝缘中的气孔四周都是绝缘体， （原因：原材料不够干燥及其主工艺原因，在绝缘内形成大小型状不同的气泡）放电特性如图所示51上海蓝波 第九期局放培训班放电为离散脉冲，比较稳定集中在 090，180270 之间，正负半同
12、对称，电压上升则等效放电面积增大，放电量和入电次数增加，起始电压稍高于熄灭电压，及 UiUe B,C 等绝缘层怀与屏蔽层之间的裂缝。 （产生中）运行中的热胀冷缩，反复弯曲都可能导致层间分离，在形式试验项目中的热循环前后和弯曲前后的局部放电测量就是针对这类缺陷的。D，E 缺陷为内外屏蔽伸入绝缘中的尖端。如内屏不完整露出铜芯，内屏蔽上粘有半导体焦粒，外屏蔽划伤，压伤嵌入绝缘中。特点：导电类端伸入绝缘中，造成电场集中，尖端与绝缘之间不能存在气隙，放电起始电压比尖端形状有关，差异很大，即放电不对称，不稳定，起始电压明显于熄灭电压。F：绝缘中的导电体或其它杂质，造成电场集中与电位浮动，放电比较稀少，随机
13、，时间与相位都难定。表面放电电缆终端的半导体切断处，电场集中，面空气与绝缘界面是击穿的弱关，在较低的压下，有表面放电存在，随着电压升高，放电向前沿伸，放电量亦随之增加， ，示波图上放电脉冲不对称，大多分布在正半周峰值两侧。这类放电不是电缆本身缺陷形成的。523、电晕电场空间的导体尖端都可能产生电晕。如图示：针电极按高压电压上升，负半周峰值附近出现整齐的放电脉冲，电压继续升高，正是半周出现放电，放电量较大，次数较少，若尖端按地，则极端与上述相反。 （正半周脉冲小而多，负半同脉冲大而少）高压引线太细，周围有导体尖端，存在浮动电压，试品按地不良。53上海蓝波 第九期局放培训班第二节串联谐振工作操作一
14、、 串联谐振工作原理试验升压系统是应用电学中的串联谐振的工作原理，应用串联谐振的原理升压，只需 1/QUi 就能满足试验要求，最大的优点是设备体积小，功率容量小，节约能源。串联谐振试验系统的工作原理图如下： 图 1-1（a） 串联谐振系统的工作原理图图 1-1（b） 图（a）的等效电路图中：T1：接触式调压器，输出设定大小的电压。T2：励磁变压器，升压变压器，是系统的二次电源，为串联谐振的电源Ue 降低系统的 Q 值，使系统在实际制造时降低提高 Q 值的难度。C：可调式电感，是电抗器的的核心部分。C：试品电缆的等效电容。R：系统内部的损耗电阻，R 越小，系统品质因素 Q值越高。-j Xc V -j Xc Ve由原理图得：Vc = = R+ j (XL Xc) XL =Xc R上式中：-j Xc = 1 即 Vc = 1 Ve = QVejwc jwcR54式中 Q 称为品质因素：上海蓝波 第九期局放培训班 Ve Ve回路电流：I = = R+ j (XL Xc) X L =Xc RVe则输入功率：P= R1 Ve Ve 1 =QP电容上的功率：Pc=XcI= =Q Q=WC R R WCR
