交流耐壓試驗是鑒定電氣設備絕緣強度的最嚴格、最有效和最直接的試驗方法,它對判斷電氣設備能否繼續投入運行具有決定性的意義,也是保證設備絕緣水平,避免發生絕緣事故的重要手段。根據國內外交流耐壓試驗的經驗,IEC和CIGRE推薦了XLPE電力電纜進行交流耐壓試驗的試驗標準:
交流耐壓試驗標準
試驗電壓與k值
1)調感型串聯諧振耐壓試驗方法
調感式串聯諧振耐壓試驗方法是在50Hz工頻電壓的基礎上,通過調節可調電抗器使電路呈純阻性產生諧振的原理進行耐壓試驗。多節電抗器可以并聯也可以串聯使用,滿足不同電壓和電流等級下諧振的需求。但是調感式串聯諧振耐壓方法具有很大的局限性,雖然理論上電抗器可以實現容量和體積的無限制放大,但是目前的工藝并不能滿足這一點,所以調感式串聯諧振耐壓試驗不能夠完成現有公里級別的XLPE電纜的耐壓試驗要求。
2)固定電感并聯工頻諧振變壓器試驗方法
這種方法采用可調電感的工頻諧振變壓器配合固定電抗器進行諧振耐壓試驗,也屬于固感式串聯諧振耐壓試驗。典型接線圖如下圖所示:
固定電感并聯工頻諧振變壓器接線圖
3)調頻式串聯諧振耐壓試驗方法
調頻式串聯諧振方法是利用RLC串聯諧振電路發生諧振的時候可以在試品電纜上產生高于輸入電壓Q倍電壓的原理來進行交流耐壓試驗的。調頻式串聯諧振裝置原理圖如圖所示。
調頻式串聯諧振耐壓試驗裝置示意圖
根據RLC串聯諧振的原理,當RLC串聯電路發生諧振的時候,整個電路呈現純阻性的狀態,并且阻值到達最小值,此時電路的容性阻抗和感性阻抗相等,電源提供的有功功率全部消耗在回路電阻上,試品電纜中的電場能量與高壓電抗器中的電磁場能量互相補充。諧振回路中的無功功率全部由高壓電抗器提供。此時,高壓電抗器上的電壓降和試品電纜上的電壓降數值大小相等,相位相反。所以當回路中的電抗器和試品電纜確定以后,只需要調節回路中的電源頻率就可以很容易的產生諧振。
RLC串聯回路原理圖
電阻、高壓電抗器、電纜上的電壓分別為:
其中Q稱為串聯諧振電路的品質因數,其數值等于諧振時感抗或者容抗與電阻的比值:
由上述分析可知,當RLC串聯電路發生諧振時,電路消耗的有功功率僅僅為回路總電阻上的功耗,所以試驗裝置電源僅需要提供很小的電壓就可以在試品電纜上得到Q倍于輸入電壓的電壓值,Q值可達20-80。可以極大的降低試驗電源的容量,便于工業領域的實現。