110kV高壓電纜現(xiàn)場交流耐壓試驗方法

　　110kV高壓電纜現(xiàn)場交流耐壓試驗方法，根據(jù)串聯(lián)諧振原理，利用勵磁變壓器激發(fā)串聯(lián)諧振回路，調(diào)節(jié)變頻控制器的輸出頻率，使回路電L和試品電纜串聯(lián)諧振，諧振電壓即為加到試品上的電壓，基本原理如圖1所示。

　　一般利用諧振進行交流耐壓試驗，有以下幾種方式。

　　1、串聯(lián)諧振。如果試品電纜的試驗電壓較高而電容量較小，一般可采用串聯(lián)諧振方式。

　　2、并聯(lián)諧振。如果試品電纜的試驗電壓較低而試品容量較大時，一般可采用并聯(lián)諧振方式。

　　3、串—并聯(lián)諧振。當試驗電壓較高、試品電纜電容量較大時，試驗設備難以滿足上述2種方式的要求，原因是:

　　①合適的高電壓大容量的電抗器一般單位都不具備；

　　②不同長度的電纜電容量不相同，需要的電抗器也不一樣，即使是可調(diào)電抗器也往往由于可調(diào)范圍有限而難以滿足試驗要求。因此，僅靠配備合適的電抗器來滿足試驗要求就比較困難，所以國內(nèi)外進行長電纜交流耐壓試驗時，一般均采用串—并聯(lián)調(diào)頻諧振方式。

　　電纜交流耐壓試驗方法實踐

　　2.1項目概況

　　某新建110 kV變電站，2回進線電纜已敷設完畢，需對110 kV，64/110-1×400 mm2的交聯(lián)聚乙烯進線電纜進行交流耐壓交接試驗。電纜全長2.466 km，試品電纜一端GIS終端已插至GIS氣室內(nèi)，另一終端已敷設固定到小區(qū)二線003號電纜終端鐵塔上。

　　2.2試驗方案和儀器的確定

　　現(xiàn)有的串聯(lián)諧振設備只能滿足單次對1根110 kV電纜進行交流耐壓試驗，按照GB50150—2006《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》規(guī)定，110 kV電纜主絕緣交流耐壓試驗時間為1 h。考慮升壓1 h后高壓電抗器溫升，需冷卻1 h后才能繼續(xù)工作，故單根電纜試驗時間需要2 h，6根電纜試驗時間需要12 h。再考慮電纜試驗前串聯(lián)諧振設備吊裝、布置、塔上接線準備、塔上接線換線、GIS設備操作時間，實際試驗工作需從當天早上開始直至第2天早上才能完成。因需在塔上進行變更試驗接線，加之夜間溫度較低、光線較差，工作危險性較高。經(jīng)綜合考慮，決定對小區(qū)003號鐵塔左側(cè)3根電纜(西面)進行主絕緣交流耐壓試驗，小區(qū)003號鐵塔右側(cè)3根電纜(東西方向)采用施加正常系統(tǒng)相對地電壓24 h方法進行考核。加壓點選擇在小區(qū)1120小桃開二線003號電纜終端鐵塔處2回110 kV西關變110 kV進線電纜接頭處，需從試品電纜終端頭處裝設試驗加壓線至串聯(lián)諧振設備。

　　串聯(lián)諧振試驗儀器決定選用HZBP-3900×5調(diào)頻串聯(lián)諧振試驗系統(tǒng)，包括變頻電源、勵磁變壓器、高壓電抗器、無局放電容分壓器、均壓環(huán)等配件，并配合帶電作業(yè)車進行輔助工作。

　　2.3試驗儀器、設備的選擇計算

　　根據(jù)電纜參數(shù)及設備參數(shù)進行選擇計算。

　　串諧設備中高壓電抗器實際參數(shù)：780kVA/130kV/6A/144 H/180min，試驗頻率為30—300 Hz，共5臺。

　　無局放分壓電容器：單節(jié)6000pF/200 kV，3節(jié)。

　　查電纜制造廠家提供的電纜參數(shù)可知，110 kV 1×400 mm2單芯電纜電容量為0.156μF/km，電纜全長為2.466 km，單根電纜電容量C=0.156×2.466=0.385μF。考慮分壓電容器電容量，試驗時Cx=0.385+0.006=0.391μF。試驗時3臺電抗器并聯(lián)，諧振頻率f及試驗電流Ic計算如下：

　　依據(jù)現(xiàn)場試驗儀器數(shù)量應可靠并經(jīng)濟的原則，根據(jù)計算，現(xiàn)場只需選用3臺高壓電抗器和1節(jié)電容分壓器即能滿足試驗儀器30—300Hz的頻率范圍要求。考慮到要有一定調(diào)節(jié)裕度，另加1臺高壓電抗器，以備特殊情況需要。

　　2.4作業(yè)準備工作

　　作業(yè)前要求完成相關組織、技術和安全措施，特別要注意以下幾個方面。

　　1、試品電纜GIS終端插至GIS氣室內(nèi)時，該氣室微水應該經(jīng)測試合格。

　　2、將試品電纜GIS室側(cè)的線路電壓互感器及避雷器導電桿退出，一次接線斷開并接地，進線GIS間隔丙刀閘拉開，丙丁刀閘接地。

　　3、將小區(qū)003號塔上6支線路避雷器引線打開并接地。

　　4、對小區(qū)003號鐵塔接地電阻進行復核性測試，應滿足現(xiàn)場試驗要求。

　　5、配置試驗專用電源：三相交流380 V，空開額定電流不小于100 A。

　　6、塔下布置好安全圍欄。

　　7、西關什字變GIS室側(cè)派專人進行相關設備操作及安全監(jiān)護工作。

　　8、串諧試驗設備提前裝運到小西湖區(qū)003號鐵塔下，配備吊車及斗臂車協(xié)助試驗工作。

　　9、小區(qū)003號鐵塔處配置夜間工作照明設備，以備急用。

　　10、試驗當天天氣良好，溫度、濕度符合試驗要求。

　　西關什字變GIS側(cè)試品電纜側(cè)GIS間隔丙丁1刀閘接地，丙刀閘斷開，丙丁刀閘合上。

　　2.5作業(yè)現(xiàn)場接線

　　在作業(yè)現(xiàn)場，根據(jù)串聯(lián)諧振交流耐壓試驗的需要和試驗原理進行了試驗儀器的布置和接線。

　　2.6實際作業(yè)過程

　　接通變頻電源后，進行面板設置時發(fā)現(xiàn)菜單不能設置，在等待了一段時間后才能進行菜單設置，初步分析為環(huán)境溫度低且儀器預熱時間不夠所致。

　　升壓中，找到諧振點后，再手動升壓至65 kV后，繼續(xù)增加低壓輸出電壓，發(fā)現(xiàn)電壓小幅震蕩，然后保持不變。用萬用表測量變頻電源低壓進線處電源電壓，數(shù)值無變化。斷電后，對電纜放電，重新查找諧振點，手動升壓至65 kV后，繼續(xù)升壓，仍然發(fā)現(xiàn)低壓電壓及低壓電流保持不變，高壓電源有較大波動。經(jīng)現(xiàn)場分析判斷：高壓試驗引線部分是裸銅線，存在電暈放電現(xiàn)象，且高空風力較大，試驗引線有擺動，導致高壓試驗電壓來回波動；試品電纜較長(2.4 km左右)，中間電纜接頭處有接地箱及交叉互聯(lián)箱，其有抑制金屬護套電壓突然升高及減少護層環(huán)流的作用，從而使升壓速度放緩。等待一段時間后，繼續(xù)升壓至75 kV，發(fā)現(xiàn)電壓無法繼續(xù)上升；等待約10 min后，才升壓至100 kV；等待5 min后，試品電纜及GIS側(cè)無異常后，繼續(xù)升壓至110 kV。達到設置電壓1 h后，自動降壓，斷開電源，試驗順利完成。

　　該變電站110 kV進線電纜交流耐壓試驗合格。

　　通過利用串聯(lián)諧振方式對某變電站110 kV進線電纜進行交流耐壓試驗，確認了電纜質(zhì)量過關、敷設及安裝工藝質(zhì)量合格，保證了該變電站順利按計劃投產(chǎn)，并在1年多的運行期間未出現(xiàn)絕緣故障。這證明了該試驗方法和試驗結果是可靠的，也為今后該公司110 kV電纜交流耐壓試驗工作的順利開展提供了示范。