串联谐振局放试验系统的操作

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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10Pc 3. 交流电压试验3.5 U0/5min

电缆的工作电容和电流要求

截面 mm2 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 400 500 630 800 6/6, 6/10KV μF/KM 0.1922 0.2116 0.2367 0.2693 0.2999 0.3266 0.3570 0.3873 0.4290 0.4706 0.5311 0.5839 0.6481 / A/KM 1.09 1.20 1.34 1.52 1.70 1.86 2.02 2.19 2.42 2.66 3.00 3.30 3.66 / 8.7/10, 8.7/15KV 64/110KV 127/220KV 截面 mm2 240 300 400 500 630 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2500 μF/KM 0.1576 0.1725 0.1917 0.2167 0.2400 0.2603 0.2834 0.3123 0.3439 0.3755 0.4213 0.4613 0.5099 / A/KM 1.51 1.65 1.84 2.08 2.30 2.49 2.71 2.99 3.29 3.60 4.03 4.42 4.88 / μF/KM 0.129 0.139 0.156 0.169 0.188 0.214 0.231 0.242 0.259 0.273 0.284 0.296 / / A/KM 2.95 2.79 3.13 3.40 3.78 4.30 4.64 4.86 5.20 5.49 5.71 5.95 / / μF/KM / / 0.118 0.124 0.138 0.155 0.172 0.179 0.190 0.198 0.207 0.215 0.221 0.232 A/KM / / 4.71 4.94 5.50 6.18 6.86 7.14 7.58 7.90 8.25 8.57 8.81 9.25 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=Uωc ，ω=2π? ， ? = 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=1.73×8.7=15.05KV U局=1.73×26=44.98KV 2. 交流电压试验3.5 U0/5min

电压等级8.7/15KV U试=3.5 U0=3.5×8.7=30.45KV 26/23KV U试=3.5 U0=3.5×26 =91KV

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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，整个系统的功耗仅为直升式系统的1?Q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。

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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=0.02μF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1—2μF。 高压输出电压：10KV—120KV 高压输出电流：10A—20A—30A

5．高压滤波器

高压滤波器电路由2—3只电感元件，1—2只高压电容组成“T‖滤波电路主 要技术参数：

电压：50KVAC—100KVAC—120KVAC 电流：10A—20A—30A

电容: 4000pF×2(C+Ck=0.012 可做空载调谐升压) 电感：500mH

增益：≥40—60dB（10KHz—1MHz） 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。

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第二章 串联谐振局放试验系统

第一节 局部放电的产生及表现形式

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εr倍（εr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。

①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

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