于世超+李振筱

摘要：交流耐压试验是鉴定电力设备绝缘强度最有效和最直接的方法，串联谐振是交流耐压试验中常用的方法。文章通过计算分析给出串并联混合谐振在长距离电缆耐压试验中试验频率，高压试验电流等参数的计算方法，并对试验电源容量进行了估算，从而确保了试验工作的顺利进行。

关键词：串并联混合谐振；长距离电缆；交流耐压试验；试验频率；高压试验电流 文献标识码：A

中图分类号：TM75 文章编号：1009-2374（2016）36-0067-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.033

交流耐壓试验是鉴定电力设备绝缘强度最有效和最直接的方法，是交接试验和预防性试验的一项重要内容，而串联谐振是交流耐压试验中常用的一种方法。对于110kV、220kV电压等级长距离电力电缆进行交流耐压试验，由于存在试验电压高、电容量大等特点，如果单一的采用串联谐振交流耐压试验方式，由于被试品对地电容量很大，容易导致谐振频率过低，甚至低于30Hz。因此现场通常采用串并联混合谐振交流耐压试验方式，但串并联混合谐振在实际试验中，存在试验频率不能直接计算、试验电源容量难以估算的问题，这给试验工作带来了很大的麻烦。本文通过计算分析，推导给出串并联混合谐振试验频率计算公式和试验电源容量的估算方法，从而给试验工作带来了很大的方便。

1 串并联混合谐振试验频率及试验电源容量计算

串并联混合谐振试验原理图如图1所示：

假设试验回路的谐振频率为f，将试验回路右侧的并联电抗器L2和被试品电容等效为电容C1，如图2所示，由于进行该类型高压试验时，土建施工已基本结束，试验场地比较平整宽阔，电抗器可以尽量分散摆放，所以不考虑电抗器之间的互感磁通，即不考虑互感的影响。

两个无源二端口网络等效的条件是阻抗相等，即在该二端口上施加相同电压U，电流I也相同。则：

由上述推导公式可知，试验过程中不同电感量的电抗器L1、L2位置发生改变时，谐振频率将不会发生变化，但流过励磁变的电流I、励磁变输出电压U1及试验电源进线电流i与电抗器L1、L2的关系密切，所以在试验过程中，一般要求将电感量小的电抗器用做并联补偿，以减小流过励磁变的电流I、励磁变输出电压U1及试验电源进线电流i。在试验准备阶段，由于品质因素Q存在不确定性，为准备试验电源，Q值一般取经验值20进行

估算。

2 现场实际应用

对某变电所110kV电力电缆进行交流耐压试验。电缆参数为额定电压64/110kV，型号ZC-YJLW03-Z，电缆长度1300m，截面1×630mm2，电缆对地电容量约为0.26uF。根据GB50150-2006电气装置安装工程电气设备交接试验标准，64/110kV橡塑电缆交流耐压试验电压为2U0=128kV，试验时间为60min。试验采用4台220kV、146H、5A的高压谐振电抗器，1台150kVA变频电源，1台7.5kV/5A×4励磁变进行。试验如考虑采用串联谐振方式进行，则需要4台电抗器并联后等效为1台电抗器进行串联谐振。此时计算频率约为51.7Hz，高压试验电流约为10.78A，估算所需电源容量约为104A。考虑现场无法提供如此大的试验电源，试验人员考虑试验采用串并联混合谐振方式进行，即4台电抗器采用1串3并，试验时，在励磁变高压侧接一只50kV分压器，用于监测励磁变高压侧输出电压，励磁变高压侧与串联电抗器用高压引线连接，接一只钳形电流表，变频电源输入侧接一只钳形电流表，此时高压侧等效电阻主要考虑励磁变高压侧电阻和串联电抗器电阻两部分，励磁变高压侧电阻约为150Ω，串联电抗器电阻约为624Ω，等效电阻约为774Ω。按照推导出的公式进行计算，试验频率约为51.7Hz，高压试验电流I约为2.67A，励磁变高压侧电压约为2.89kV，试验电源约为8.6A。现场实际试验后，谐振频率为51.5Hz，高压试验电流I为2.7A，与理论计算数据相吻合，励磁变高压侧电压为4.0kV，品质因数q为32，试验电源输入电流为16.4A。为验证推导出的公式，试验人员更改L1、L2位置，即采用3台电抗器并联后串联在高压回路中用于抬升试验电压，另1台电抗器做并联补偿用，此时高压侧等效电阻约为358Ω。按照推导出的公式进行计算，试验频率约为51.7Hz，高压试验电流I约为8.1A，励磁变高压侧电压为2.89kV，试验电源约为35.6A。现场试验后，谐振频率为51.6Hz，高压试验电流I为8.0A，与理论计算数据相吻合，励磁变高压侧电压为5.5kV，品质因数Q为23.2，试验电源输入电流为66.9A。

通过两次现场实际验证可以看出，谐振频率、高压回路电流与理论计算相吻合，但是励磁变高压侧电压、品质因数及试验电源输入电流与理论计算不符，这是因为110kV电缆终端位于40m高的铁塔上，高压引线很长，随着试验电压的升高，电抗器高压接线柱、高压引线及电缆终端导体都会对空气放电，即产生起晕现象，导致试验回路的品质因数下降，所以励磁变高压侧输出电压比理论计算值要高，而高压回路的电流大小不变，所以导致试验电源输入容量升高，输入电流增加。

3 结语

现场进行长距离电力电缆交流耐压试验时，应事先通过理论计算，选择合适数量的试验电抗器及合适试验方式，使试验频率、试验电流等参数满足试验要求；由于上述理论推导未考虑到电感元件互感的影响，为避免理论计算与现场实际偏差较大，电抗器之间应尽量分散摆放，以减小甚至消除互感的影响；由于高压引线起晕受高压引线长度、线径、环境温度、湿度等不可控因素的影响，实际选择试验电源时，容量要求至少要按照理论计算值的2～4倍考虑，以保证试验电源容量满足试验要求。

参考文献

[1] 吴建华.电路原理[M].北京：机械工业出版社， 2009.

[2] 马永翔.高电压技术[M].北京：北京大学出版社， 2009.

[3] 李建明.高压电气设备试验方法[M].北京：中国电 力出版社，2001.

（责任编辑：蒋建华）