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由于电缆的电容量较大,采用传统的工频试验变压器很笨重,庞大,且大电流的工作电源在现场不易取得。因此一般都采用串联谐振交流耐压试验'>交流耐 压试验设备。其输入电源的容量能显著降低,重量减轻,便于使用和运输。初期多采用调感式串联谐振设备(50Hz),但存在自动化程度差、噪音大等缺点。因 此现在大都采用调频式(30-300Hz)串联谐振试验设备,可以得到更高的品质数(Q值),并具有自动调谐、多重保护,以及低噪音、灵活的组合方式(单 件重量大为下降)等优点。综合国内外有关技术资料,选择合适的试验频率范围是个比较重要的问题。在这方面,有一些不同的观点和提法。就目前的国内外的提法 来看,我们总结可分成3类:第1类为较宽频率范围30-300Hz、20-300Hz、1-300Hz;第2类为工频范 围,45-65Hz,45-55Hz;第3类为接近工频,35-75Hz。
(1)第1类较宽频率范围
国际大电网会议第21、09工作组发布的《试验导则》,建议频率范围为30-300Hz。但实际上更低一些频率也具有较好地等效性。IEC60840和IEC62067标准草案(2001年和2000年)就规定可采用20-300Hz。
工作频率超过300Hz是否适当?有资料报导说,随频率增高,串谐电抗器及励磁变压器的损耗降低,但是要考虑被试品电容介质的极化发热问题,因此频率高于300Hz是不可取的。
(2)第2类为工频范围
国际上工业频率主要指50Hz和60Hz两种,故IEC标准规定对高压绝缘的工业试验频率范围为45-65Hz,在我国额定工频为50Hz。GB/T16927.1-1997规定工频试验频率范围为45-55Hz。
认为工频电力电缆的试验电压也必须是工频,这是趋于比较保守的观点。针对此问题应该着重说明交接和预防性试验的目的在于发现绝缘缺陷的能力来定的。在不同 的频率下只要绝缘内部介质电压分布相同,又有基本相同的检出绝缘故障的能力,就能达到试验的目的。因此即使选用比工频范围更宽的频率也是可以接受的。在 90年代中期为了选择适当的交流耐压试验'>交流耐压试验的频率范围,做了大量、仔细的基础研究工作。得出频率在30-300Hz范围内,橡塑电缆 内部几种典型绝缘缺陷的击穿特性没有明显差别。这应该是可信的,也得到普遍采用。分析形成这种在不同频率下良好的击穿特性,主要原因是优良的同轴绝缘结 构,单一的绝缘介质,材质相对纯洁、电场分布合理、规则。因此,在不同频率下结构内部电压分布相同,形成宽频率范围试验的条件。油纸绝缘电缆一直采用频率 等于零的直流电压进行耐压试验,其实际效果很好,数十年来未受到置疑。
(3)第3类为接近工频频率,35-75Hz
国外曾对正常XLPE(交联聚乙烯)绝缘电缆样品,在不同频率下进行击穿试验。结果表明在频率为35-75Hz时击穿电压均落在可置信度95%之内。因此 有观点赞成试验电压频率最好选在35-75Hz,也较为靠近运行电压频率50Hz。值得注意的是,上述测试结果是对正常绝缘做的击穿试验。而交接和预防性 试验所采用的试验电压值是偏低的,它只能击穿有缺陷的绝缘弱点(机械损伤、水树枝、终端头或接头盒应力铁锥施工或用料错误,等等),完全不足以击穿电缆本 体的正常绝缘。可见两种试验的目的和工作机理均不相同。似乎没有必要将正常绝缘35-75Hz的击穿特性“延伸”应用到检测绝缘缺陷方面。
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由于设备容量和体积等问题,目前国家尚无高压电力电缆敷设后在现场进行交流耐压试验'>交流耐压试验的相应标准。但对直流耐压试验的标准,由于前面 所述原因人们也产生了一些疑问。CIGRI国际大电网工作会议21工作组的《高压挤包绝缘电缆竣工验收试验建议导则》中对目前采用的直流耐压试验方法提出 疑议,并推荐使用工频及近似工频(30-300Hz)的交流试验方法。IEC 60840标准中在45-150kV敷设后电缆试验标准中除原直流试验标准外,增加了1.7U0 5分钟或1U0 24小时的交流试验标准。而在220kV等级中IEC 62067/CD草案中则取消了电缆敷设后试验中直流试验的标准,只有交流试验的要求,即 20-300Hz 1.4U0 60分钟。为了更有效的对施工后的交联电缆进行交接试验,华北电力集团公司在《电力设备交接和预防性试验规程》修订内容中在电缆主绝缘耐压试验一项中增加 了电缆的交流耐压试验'>交流耐压试验标准。之后,国内很多地方也相应的出台了地方性试验标准,其试验频率大多都在30-300Hz,中低压电缆试 验电压为1.6-2.0倍的相电压,高压电缆试验电压一般都在1.4-1.7倍的相电压,具体根据各个地方略有不同,浙江推荐中低压电缆试验频率为 45-65 Hz,高压电缆试验频率为35-75 Hz。
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