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淺析電纜變頻串聯(lián)諧振與直流高壓發(fā)生器耐壓試驗(yàn)
1、先談?wù)勲娎|直流耐壓試驗(yàn)存在的弊端
1.1、直流電壓下電纜絕緣的電場分布取決于材料的體積電阻率，而交流電壓下的電場分布取決于各介質(zhì)的介電常數(shù)。因在電纜終端點(diǎn)、接頭盒等電纜附件中直流電場強(qiáng)度的分布和交流電場分布強(qiáng)度*不同，且直流電壓下絕緣老化的機(jī)理和交流電壓下的老化機(jī)理不相同。故直流耐壓試驗(yàn)不能模擬XLPE電纜的運(yùn)行工況。
1.2、電纜在直流電壓下會(huì)產(chǎn)生“記憶”效應(yīng)，存儲(chǔ)積累單極性殘余電荷，需要很長時(shí)間才能將這種直流偏壓釋放。電纜如果在直流殘余電荷未*釋放之前投入運(yùn)行，直流偏壓便會(huì)疊加在工頻電壓峰值上，可使得電纜上的電壓值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其額定電壓而導(dǎo)致電纜絕緣擊穿。
1.3、直流耐壓試驗(yàn)時(shí)，會(huì)有電子注入到聚合物介質(zhì)內(nèi)部，形成空間電荷，使該處的電場強(qiáng)度降低，從而難于發(fā)生擊穿。XLPE電纜的半導(dǎo)體凸出處和污穢點(diǎn)等處容易產(chǎn)生空間電荷，但如果在試驗(yàn)時(shí)電纜終端頭發(fā)生表面閃絡(luò)或電纜附件擊穿，會(huì)造成電纜芯線上產(chǎn)生波振蕩，在已積聚空間電荷的地點(diǎn)因振蕩電壓極性迅速改變?yōu)楫悩O性，使該處電場強(qiáng)度顯著增大，可能損壞絕緣，造成多點(diǎn)擊穿。
1.4、XLPE電纜致命的一個(gè)弱點(diǎn)是絕緣內(nèi)易發(fā)生水樹枝，水樹枝在直流電壓下會(huì)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌渲Γ⑿纬煞烹姸铀俳^緣劣化，以致運(yùn)行后在工頻電壓作用下形成擊穿。而單純的水樹枝在交流工作電壓下還能保持相當(dāng)?shù)哪蛪褐担⒛鼙３忠欢螘r(shí)間。
1.5、實(shí)踐表明，直流耐用壓試驗(yàn)不能有效發(fā)現(xiàn)交流電壓作用下的某些缺陷，如在電纜附件內(nèi)，絕緣若有機(jī)械損傷或應(yīng)力錐放錯(cuò)等缺陷。交流電壓下絕緣易發(fā)生擊穿的地點(diǎn)在直流電壓下往往不能擊穿。直流電壓下絕緣擊穿處往往發(fā)生在交流工作條件下絕緣平時(shí)不發(fā)生擊穿的地點(diǎn)。
2、交流耐壓試驗(yàn)方法的選擇
2.1、振蕩電壓試驗(yàn)
振蕩電壓試驗(yàn)是用直流電源給電纜充電，然后通過一個(gè)放電球隙給一組串聯(lián)電阻和電抗放電，得到一個(gè)阻尼振蕩電壓。CIGREWG21.0指出，此種方法優(yōu)于直流耐壓試驗(yàn)，但仍不如工頻試驗(yàn)有效。
2.2、工頻耐壓試驗(yàn)
工頻耐壓試驗(yàn)可以滿足耐壓要求，但由于重量大，可移動(dòng)性差，不適應(yīng)現(xiàn)場電纜耐壓試驗(yàn)。
2.3、變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)
變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)系統(tǒng)不但能滿足10kv、35kv還能滿足110kvXLPE電纜的耐壓要求，而且具有重量輕、可移動(dòng)性好的優(yōu)點(diǎn)，頻率的調(diào)節(jié)范圍為30～300Hz符合GI-GREWG21.03推薦使用工頻及近似工頻（30～300Hz）的交流電壓要求。這種交流電壓試驗(yàn)可以重現(xiàn)與運(yùn)行工況下相似的場強(qiáng)，實(shí)踐證明是行之有效的方法。