110kV电力电缆现场交流耐压试验

110kV电力电缆现场交流耐压试验

张锦峰,刘旺

中天射频电缆有限公司 江苏省 226010

摘要：交流耐压试验的电压、波形、频率和被试电缆绝缘内电压分布，一般与实际运行情况相吻合，能有效地发现绝缘缺陷，是检验其绝缘优劣最有效的方法。结合10kV电力电缆线路设计概述，对利用串联谐振系统进行试验的过程进行了探讨，提出了现场试验中的参数选择及注意事项，可作为该电压等级电力电缆现场试验参考。

关键词：110kV；电力电缆；串联谐振；交流耐压

引言

110kV高压电缆是我国主要应用的输电线类型，能够承受100kV高压电，且电能在传输中具有非常小的能量损失。该类线路系统建设中也存在一定的难度，包括施工隐蔽、施工距离长与跨度大等。如果没有做好施工技术的准备工作，则可能会对工程施工效果造成影响。

110kV电力电缆线路设计概述

1.110kV电力电缆线路设计的优势

为了使电能得到充分利用，在运输途中减少损耗，在配电线路敷设中需要考虑到线路的周围环境、长度、地理状况及长度等多方面因素，从而配备合适的输电设备，使敷设方案的结构路线最优化。这样一来就可以使10kV电力电缆线路敷设的质量大大提高，保证了输电线路的完整、用电用户的使用，还降低了输电过程中电力损耗。

1.2 10kV电力电缆线路敷设的缺陷

1.2.110kV电力电缆的机械性损伤

10kV电力电缆的线路敷设操作的困难和复杂，10kV电力电缆的转弯半径相较于普通电缆的外径更大，在我们进行线路敷设时，线路的转弯角度太大会导致导体产生机械性的损伤，这种损伤往往是完全不可以恢复的，从而导致了设备在实际应用中的使用寿命大大缩减。电力电缆的表面上覆盖着一层厚厚的绝缘胶，因此在电力电缆发生了故障时就无法轻易做到诊断和测量，定期的检修也没有合理的解决办法来控制和避免这种事故，这种情况下极易造成故障，而且因为我们无法第一时间发现故障，使电力事故发生的概率增加。

1.2.210kV电力电缆的防潮保护

由于受到环境因素影响，10kV电力电缆在正常运行的情况下，空气中的湿度以及水分等极易直接通过电缆头或电缆表面的保护层渗透到电缆绝缘层并逐渐向横纵向渗透，从而严重地损伤了整条电缆甚至导致使整个供电系统发生崩溃。因此，在10kV电力电缆线路敷设时，必须保持设备的干燥。首先，在进行敷设电缆的端部时，一定要注意保证良好的密封性；其次，敷设过程中必须注意减少对电缆承受力的情况。

2110kV电力电缆现场交流耐压试验试验系统

2.1励磁变抽头的选择

在变频串联谐振试验系统中，励磁变高压抽头的选择至关重要。从品质因数与谐振曲线的关系可知，Q越大，频率选择性越好、通频带越窄。在加压前一般按照变频串联谐振加压系统回路Q值为30（最低值），结合试验电压值来选取励磁变高压抽头。根据变频柜的工作性能参数，要求其输出电压在200~350V为较好，300~350V为最佳。励磁变高压抽头不能选取太高，也不能选取太低，如果抽头选取电压太低谐振电压将无法满足试验电压要求值，如果抽头选取选电压太高谐振电压虽然满足试验电压要求值，但变频柜不能工作在其最佳工作状态或者是接近其最佳工作状态。换而言之如果选取太高，会出现变频电源输出电压低于200V时，一次电压已经满足试验要求值，此时变频柜中的功率板会出现较为明显的发热现象，从而导致变频电源柜不能长时间工作运行。现场试验时，先按照之前假定的Q值选取相应的励磁变高压抽头，初步选定励磁变高压抽头。如果变频电源的输出电压达到或接近300~350V时一次电压未达到试验要求值，则表明试验回路的Q值较低，此时应改选励磁变高压抽头，选取的抽头应比事先确定的抽头电压级要高（即提高励磁变的变比K），此时还可结合改变励磁变低压侧抽头来实现，直到变频柜输出电压控制在300~350V，一次电压满足试验要求值时为合适抽头；如果变频柜的输出电压在0~200V，此时一次电压已经达到试验要求值，则表明回路的Q值很大，则应改选较低的高压抽头（即降低励磁变压器的变比K）。

2.2试验参数估算

对于110kV的高压电缆交接试验，励磁变输出电压至少要达到1.8kV[5]。为提前确保现场试验电源的容量，确保试验过程中电源的可靠稳定，需提前对试验参数进行估算。被试品110kV交联聚乙烯电缆的导体截面积为1×1400mm2，电容量为0.253μF/km（厂家提供新电缆参数，作为参考），电缆长度为280m，因此其电容量：C=0.28×0.253=0.07084μF（4）根据串联谐振条件计算谐振频率，见式（4）；高压一次电流，见式（5）；励磁变比（高压抽头假定选取25kV/18A档，低压选取400V档），见式（6）；励磁变压器二次侧电流，见式（7）。

3现场试验

3.1 现场试验耐压前

采用5000V兆欧表对B相电缆进行绝缘电阻测量，数值183.6GΩ。现场按照试验方案开始试验，当电压升高至试验电压102.4kV左右时，实际频率为42.1Hz，变频柜输出电流为117A，与估算数据非常接近。设置倒计时1h试验顺利完成，耐压后绝缘电阻数值为192.8GΩ，该电缆交流耐压试验合格。对电缆外护套施加10kV的直流电压未发生击穿，外护套耐压前后绝缘电阻数值分别为238MΩ和246MΩ。

3.2 抗干扰措施试验

所用电源为专用电源，根据试验参数估算的结果选取合适的电源接至400V开关柜，与其他电源分开；变频电源柜、励磁变压器、高压电抗器等试验设备的接地均接至电缆接地箱上，满足试验回路一点接地，无接地环路；试验所用接线均为专用的防晕导线，现场尽可能缩短引线长度，在连接头处使用绝缘胶带进行包扎，减少电晕、提高回路的品质因数。

3.3 注意事项

试验开始前准备好安全技术措施并设专人监护，防止人员误入试验现场。试验仪器应放置在平整的地面，并确保电抗器底部无金属，防止形成涡流，影响品质因数；检查并确保试验回路牢固可靠，将电缆A、C两相导体、金属屏蔽一起进行直接接地；检查整个试验系统的高压绝缘安全距离是否足够，不应小于2m；在确认试验回路无误后先不带被试电缆进行空升试验，设置好过压整定数据，此时谐振回路由串联电抗器和电容分压器组成；试验时调整试验频率并观察高压侧电压变化，直到高压侧出现最大值时，调整电压升至试验值；试验人员应时刻保持警惕，严格控制升压过程和升压速度；还应随时观测高压一次回路的电流值，确保其值不超过高压电抗器和励磁变高压线圈的额定电流值；使用专用的防晕导线连接到被试品，并尽量缩短引线长度，提高回路的品质因数。试验结束后试验人员严格按照停电、验电、悬挂临时接地线的步骤将被试电缆接地，确保人身安全。

结束语

通过利用串联谐振系统顺利完成了某变电站110kV电力电缆的现场交流耐压试验，确保了新（旧）电缆质量、敷设及电缆头制作工艺质量合格，保证了该变电站按计划顺利恢复投运，证明了此种试验方法的可靠，也为今后开展更多类似的试验提供了参考。

参考文献

[1]王传旭.高压电缆的故障分析及其状态检测技术[J].电气技术，2014（9）：70-73，77.

[2]王超，张丽涛.110kV电力电缆串联谐振交流耐压试验分析[J].电气制造，2012（1）：58-59.

[3]DL/T596-2021电力设备预防性试验规程[S].北京：中国电力出版社，2021.

[4]GB/T11017.1-2014额定电压110kV（Um=126kV）交联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件（第1部分）试验方法和要求[S].北京：中国标准出版社，2014.