摘要：高压电缆的处理涉及较多环节，除了安装基础性的附件之外，还需要对运输、敷设这两个过程加强控制，同时还需要进一步完成一系列的试验，试验的目的在于了解电缆的电气性能是否正常。文章对变频串联谐振技术在高压电缆交接试验中的应用进行了研究分析，以供参考。
关键词：变频；串联谐振；高压电缆
1前言
交接试验的作用在于可尽快明确电缆的性能及质量，及时发现一些较为明显的缺陷，但其检测范围十分有限，难以发现局部放电缺陷。这就使得一些问题无法及时得到处理，随着设备运行时间的增加进而会变得越发严重，给电缆正式投运之后埋下大的事故隐患，继而引发严重的电力事故，影响了电网的正常供电。
2串联谐振装置在电力高压试验中的设备结构及原理
2.1串联谐振装置在电力高压试验中的设备结构
随着社会科技水平的不断提高，数字化自动化的全面普及，串联谐振装置在电力高压试验中的主要设备有变频控制器、电容变压器、励磁变压器以及电抗器组成，因此变频串联谐振装置是运用相关串联谐振的原理进行相应的试验，利用励磁变压器激发串联谐振回路，调节变频控制器的输出频率，使回路电感L和试品C发生串联谐振，谐振电压即为加到试品上电压。变频谐振试验装置广泛用于电力、冶金、石油、化工等行业，适用于大容量，高电压的电容性试品的交接和预防性试验，主要用于大容量以及10kV，35kV，110kV，220kV，500kV的电力电缆交流耐压试验，同时为了顺应市场上的相关试验的需要，串联谐振耐压试验设备，也可兼顾电力变压器、开关柜、电动机、发电机、GIS和SF6开关、母线、套管、CT、PT等试品的交流耐压试验，是全能型的交流耐压设备，表明串联谐振装置在电力高压试验中的重要性。
2.2串联谐振装置在电力高压试验中的原理
在具有电阻R、电感L和电容C元件的交流电路中，电路两端的电压与其中电流相位一般是不同的。如果我们调节电路元件（L或C）的参数或电源频率，可以使它们相位相同，整个电路呈现为纯电阻性，电路达到这种状态称之为谐振。在谐振状态下，电路的总阻抗达到极值或近似达到极值。按电路联接的不同，有串联谐振和并联谐振两种。本次我们主要研究串联谐振，在电阻、电感及电容所组成的串联电路内，当容抗XC与感抗XL相等时，即XC=XL，电路中的电压U与电流I的相位相同，电路呈现纯电阻性，这种现象叫串联谐振(也称为电压谐振)。当电路发生串联谐振时，电路的阻抗Z=√R2+XC-XL2=R,电路中总阻抗最小，电流将达到最大值。然后就可以用较小的电源容量得到加在试品上的较高的试验电压。所以，串联谐振装置能够通过调节频率的变化产生谐振，从而产生足够的交流电压来对电力设备的绝缘性进行有效的检验。
2.3串联谐振装置的相关特征
我们已知，在回路频率时，回路产生谐振，此时试品上的电压是励磁变高压端输出电压的Q倍。Q为系统品质因素，即电压谐振倍数，一般为几十到一百以上。先通过调节变频电源的输出频率使回路发生串联谐振，再在回路谐振的条件下调节变频电源输出电压使试品电压达到试验值。由于回路的谐振，变频电源较小的输出电压就可在试品CX上产生较高的试验电压。试验接线图如下：
在串联谐振装置中有很多的技术参数，其特征主要表现为要能提供足够的交流电压进行相应的试验。在实际的试验过程中XC=XL、Uc=U/RXc=U/RXL，其中XL为回路感抗，XC为回路容抗，U为磁感应，Uc为试品承受度。通过施加对应的试验电压，完成设备的耐压试验，保障设备投入运行后的可靠性。试验过程中，如果试品被击穿，装置立即脱谐，试验回路的电压电流迅速下降为正常试验的1/Q，保证了试验过程中的安全性。
3电力电缆中变频串联谐振技术的应用
3.1试验项目及设备接线材料的选择
在试验项目中选择电缆芯线时，选择的芯线外护套的绝缘电阻值要符合设计要求，通常情况下在选择对外护套的绝缘电阻测量时，选适当的兆欧表对外护套的绝缘电阻进行测量；在进行电缆芯线对护套的交流耐压试验和电缆芯线对地的交流耐压试验时，需要依照GB50160-2006《电气安装工程电气设备交接试验标准》来完成整个试验内容。
3.2电缆高压试验
电缆高压试验十分重要,因此,试验过程需要严格按照以下顺序进行：
（1）在电缆终端位置安装相应试验设备，并完成设备的调试工作。试验场地周围，需要试验人员设置围栏，并将“高压危险”警示牌放置在围栏附近，提醒行人注意安全。
（2）在进行高压试验前，试验人员需要完成电缆的绝缘电阻测量，务必保证电缆线与有关规定相符；
（3）将引线接与试验电缆终端接头中的一相连接；
（4）完成接线后检查试验回路接线与仪表，检查需要全面、仔细，保证连接的可靠性；
（5）在闭合试验电源后调整变频电源的频率，调试试验回路至达成谐振，并把调压器调至设备的初始位置；
（6）逐渐调节输出电压，直到达到试验电压，在维持此状态1h后将将试验电压迅速降到零，并断开试验电源，将接地线挂在高压端。
（7）进行试验的过程中，如果有闪络和击穿等异常现象出现，需要立即停止试验，并对电缆进行详细的检查，在确保电缆无损坏后继续进行耐压试验。
（8）确认无损坏后重复步骤6，如发生击穿、闪络现象后要对电缆进行修复，直至符合电缆耐高压试验的要求。
（9）完成电缆耐高压试验。
3.3试验频率
由于电力电缆的电容量比较大，在对电缆进行耐高压试验时采用传统的工频试验变压器进行试验时由于工频试验变压器有体积大、工作电源大等缺点，使其在施工现场难以被采用，而串联谐振交流耐压设备由于其输入电源的容量小、体积小、重量轻且运输方便等诸多特点，使其于电缆高压试验中被广泛采用。目前，在电力电缆高压试验时，由于30~300Hz的调频式串联谐振试验设备存在自动调谐、多重保护、噪音低且灵活多变等诸多优点而应用广泛。
3.4串联谐振电源的优点
（1）因串联谐振电源需要经过调节谐振电抗器与被测电缆电容间的频率来产生电压与电流，因此，在电缆高压试验的整个过程中，只需要电源为系统提供部分有功消耗能量来节省电能的消耗。
（2）因串联谐振电源舍去笨重调压与调频装置，在很大程度上降低了设备的体积与重量，有效降低试验设备的占用面积。
（3）当采用串联谐振电源试验电缆发生击穿时，回路的电容值就会迅速改变，使系统脱谐，从而使电流下降、高电压消失、电弧即刻熄灭，有效的防止了短路电流烧伤事故的发生。
（4）谐振电源属于谐振式滤波电路，因此，能使畸变的电压输出波形改变为波形较好的正弦波形，避免输出电压发生波形畸变，从而能有效防止发生谐波峰值击穿试验电缆现象。
（5）若发生试验电缆击穿现象时，因谐振条件消失，伴随着高压也消失，使电弧即刻熄灭。并且由于再建立电压的过程需要很长时间，很容易在再次达到闪落电压前断开电源，所以不会出现任何恢复过电压。
4结束语
综上所述，随着我国科学技术的不断发展以及串联谐振装置在电力高压试验中的各种优势，能够在一定程度上保障其相关功能的安全性，同时也能够确保实验的安全顺利进行。所以，对串联谐振装置在电力高压试验中的应用理论进行探讨和分析，促进串联谐振装置在我国高电压试验中的应用，加快电力行业技术的更新与发展，优化我国电力行业相关设备的性能，保证电力系统的可靠运行都具有十分重要的意义。
参考文献
[1]胡玉林.电线电缆绝缘检测技术的研究[J].电力系统及其自动化学报,2013(12):72-75.
[2]陈志雄,沈良平.XLPE电力电缆局部放电检测技术综述[J].湖北电力,2015,28(08):28-29.
论文作者:潘文杰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
标签：谐振论文; 电压论文; 电缆论文; 高压论文; 回路论文; 电源论文; 装置论文; 《电力设备》2018年第20期论文;