對于采用帶并聯補償的變頻串聯諧振試驗裝置接線方式對交聯聚乙烯電纜進行現場交流耐壓試驗時，并聯補償的電抗器對諧振時的品質因素的影響進行了分析，并提出解決現場電纜交流耐壓試驗中合理選擇、配置有關的諧振試驗裝置的方法。

文章概述　　

　　隨著電力事業的發展，高壓交聯聚乙烯電纜（以下簡稱“交聯電纜”）的使用越來越多。由于技術及有關規程要求，交聯電纜在敷設安裝和發生故障時，必須在現場進行交流耐壓試驗。由于試驗時被試品的試驗電壓很高，電流也比較大，對試驗電源的要求很高。
　　目前現場使用的試驗裝置主要有兩大類，即進口（或仿進口）的方波調制型和標準正弦波調頻調壓諧振型。兩種諧振試驗裝置采用回路諧振的原理來滿足試驗所需的電壓和電流要求。
　　在交聯電纜進行交流耐壓試驗時，如電纜的試驗電壓比較高，但長度較短試品電容量不大，試品電流較小，試驗只需考慮對試驗電源裝置的輸出電壓要求，常常采用串聯諧振的方式進行試驗。當被試電纜的長度較長，試品電容量大，試品電流很大，單一的串聯諧振的方式不能滿足試驗要求，因此擬采用“串并聯諧振法”，即增加了并聯補償的串聯諧振方式，利用輕便的、較小容量的諧振試驗裝置，對數公里長的交聯電纜成功地進行了交流耐壓試驗。
　　顯然，當電纜長度增加，試驗所需的試驗電流增大時，只需進一步增加電抗器的臺數，總能滿足試驗要求。實踐和理論分析表明，試驗回路中并聯補償的電抗器的數量不能無限增加。
　　在對寶應大道改造工程鋪設的2組4．2km的110 kV電纜進行現場試驗。和對江蘇寶應經濟開發區國泰路110 kV電纜工程的2組1．5 km長的110 kV電纜做交流耐壓試驗。試驗中，嘗試了多種方式，發現當試驗回路中并聯補償的諧振電抗器的數量增加時，試驗回路的品質因數及對試驗電源容量的要求也發生變化。

現場試驗情況

        試驗設備參數
　　調頻電源：采用揚州拓普電氣科技有限公司生產的TPXZB變頻串聯諧振試驗裝置。輸出為0～865 V標準正弦波，頻率調節范圍：30～300 Hz。
　　電抗器參數（單節）：額定電壓267 kV、額定電流4 A，50 Hz時的品質因素為50。
    　從試驗數據（比較試品電容為0．6048μf和0．6627μf時）可以看出，在試品電容量相近，并聯回路電抗器的并聯臺數增加時，回路的品質因數明顯下降，電容量小的試品試驗電流反而增加。

串并聯法的原理分析
　    等值電路圖（未計被試品的電阻）
　    計算分析
　　在等值電路圖中，電感為L，品質因數為Q1；整個回路的品質因數為Q，回路總的電阻為R′，并聯回路總的阻抗為Z。
　　在試驗時，電路處于諧振狀態，試驗變壓器僅需要提供整個試驗回路的有功損耗部分的功率。在Cx兩端未并電抗器并忽略Cx及試驗變壓器的有功損耗的條件下，試驗回路的品質因數為Q＝ωL／R。如試驗裝置受到限制，為減小試驗電流，在Cx兩端并電抗器。可以看出，諧振時電路中的電壓Uab和Ubc的幅值是相等的，所以試驗中試驗電壓不變時每臺電抗器的有功損耗相同，設與被試品并聯的電抗器為n只，各電抗器的參數相同，則試驗電路的總損耗增加到原來的n＋1倍。此時，如果Cx和電抗器的諧振頻率保持不變，則試驗回路的品質因數為：
        但實際上，在大多數情況下，當并聯的電抗器數n變化時，Cx的并聯電路中的等值參數Cx值將改變，電路的諧振頻率（調頻時）或串聯的電抗器的值將要改變，引起ωL值的變化，使電路的品質因數改變。
　　當電源裝置為調頻電源時，當n增加時諧振頻率ω增加，ωL值增加使得Q增加。若考慮由于頻率的增加，電抗器的損耗會有所增加及n增加引起的整個電路的損耗增加，它使Q值降低。所以，整個電路的實際品質因數總是小于Q1，大于Q1／（n＋1）。
　　當電源裝置為調感電源時，n增加，電抗器L增加，ωL值增加，使得Q增加。n增加引起的整個電路的損耗增加，它使Q值降低，整個電路的實際品質因數也是小于Q1，大于Q1／（n＋1）。

交聯電纜現場交流耐壓試驗應注意的事項
   1、目前單節諧振電抗器在50 Hz下本體的Q值一般大于50。為了便于串并聯方法的靈活運用，單節電抗器Q值應盡量大，也即盡量降低電抗器的損耗。
   2、根據被試電纜的長度和電容量，選擇適當參數 （電感量、額定電流、額定電壓）的諧振電抗器及數量。
   3、調頻電源的輸出電壓的調頻范圍一般為30～300 Hz。
   4、并聯法中諧振電抗器的節數越少越好。受試驗裝置的限制，并聯補償的電抗器的節數n，應滿足以下關系：Q1（n＋1）大于試驗電壓Uc／變壓器的勵磁電壓U。
   5、從設備的使用效率和經濟性考慮，5 km長以內110 kV電纜試驗（或電容量小于0．67μf的試 品），配置輸出功率為75 kW的調頻電源裝置即可；5km長以上的電纜試驗，使用更大輸出功率的調頻電源裝置。(未完待續)

信息發布：揚州拓普電氣科技有限公司