華意電力是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)串聯(lián)諧振的廠家，本公司生產(chǎn)的串聯(lián)諧振在行業(yè)內(nèi)都廣受好評，以打造最具權(quán)威的“串聯(lián)諧振“高壓設(shè)備供應(yīng)商而努力。

  電力電纜采用變頻諧振耐壓試驗(yàn)的背景與優(yōu)勢分析

  與架空線路相比，電纜線路具有敷設(shè)隱蔽、受氣候干擾小、少維護(hù)、對城市市容影響小等優(yōu)勢，在城市電網(wǎng)中的應(yīng)用越來越普遍，而且電纜化率也成為衡量城市電網(wǎng)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。隨著油浸紙絕緣電力電纜逐步退出歷史舞臺，代之以安裝簡便、沒有漏油困擾的橡塑絕緣電力電纜，其中交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電力電纜更因?yàn)殡姎鈾C(jī)械性能好、傳輸容量大、施工安裝靈活而成為主流電纜。

  為了保證線路安全運(yùn)行，電力電纜投入運(yùn)行前必須進(jìn)行交接驗(yàn)收試驗(yàn)，以避免機(jī)械損傷、安裝工藝缺陷等問題引起運(yùn)行故障損失 ；在電力電纜運(yùn)行期間，也要定期進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患和潛伏性缺陷。在這些試驗(yàn)中，按照被試絕緣的危險(xiǎn)程度分為非破壞性試驗(yàn)和破壞性試驗(yàn)兩大類，前者因?yàn)槭┘拥碾妷旱陀陬~定電壓，不會損傷電纜的絕緣性能而被稱為非破壞性試驗(yàn)，主要試驗(yàn)項(xiàng)目包括絕緣電阻測量、泄漏電流測量、介質(zhì)損耗因數(shù)測量等 ；后者要在高于工作電壓條件下進(jìn)行試驗(yàn)，可能引起絕緣損傷和破壞，故稱之為破壞性試驗(yàn)，主要試驗(yàn)項(xiàng)目是直流耐壓試驗(yàn)和交流耐壓試驗(yàn)。雖然非破壞性試驗(yàn)?zāi)馨l(fā)現(xiàn)許多絕緣缺陷，但因?yàn)樵囼?yàn)電壓較低，某些局部缺陷還是不能夠被檢出，所以必須通過破壞性試驗(yàn)來進(jìn)一步暴露這些缺陷。直流耐壓試驗(yàn)設(shè)備體積小、重量輕、操作簡單、便于現(xiàn)場實(shí)施，同時(shí)早期的油浸紙絕緣電力電纜的絕緣結(jié)構(gòu)為油和紙的組合，采用直流耐壓試驗(yàn)不會因累積電荷而造成絕緣損傷，所以曾經(jīng)很長一段時(shí)間作為現(xiàn)場的主要試驗(yàn)項(xiàng)目。但是直流耐壓試驗(yàn)不合適用于 XLPE 電纜，因?yàn)樗慕^緣結(jié)構(gòu)是固體介質(zhì)，這與油浸紙電纜絕緣結(jié)構(gòu)迥異，在直流電場作用下容易儲存和聚集空間電荷而形成“記憶效應(yīng)”，需要很長時(shí)間才能完全釋放出累積的電荷，而交接試驗(yàn)和預(yù)防性試驗(yàn)后都不大可能等待這么久再投運(yùn)，這樣很容易出現(xiàn)累積的電荷疊加在工頻交流電壓峰值上而擊穿電纜；另一方面 XLPE 電纜中的“水樹枝” （指水分浸入絕緣結(jié)構(gòu)并在電場作用形成的樹枝狀物）在直流電壓作用下會迅速轉(zhuǎn)化為“電樹枝” （指絕緣結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成的樹枝狀放電通道），從而加速絕緣老化和引起電纜擊穿故障。交流耐壓試驗(yàn)環(huán)境更接近實(shí)際運(yùn)行環(huán)境，而且電場分布也與直流電壓不同，交流電場由介電參數(shù)控制，直流電場由電阻率控制，這些特點(diǎn)決定了交流耐壓試驗(yàn)是鑒定XLPE 電纜更有效、更安全的方法。

以變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)為例，試驗(yàn)裝置由變頻電源、勵(lì)磁變壓器、諧振電抗器、電容分壓器和補(bǔ)償電容幾部分組成。目前，變頻電源可自動(dòng)調(diào)諧，當(dāng)然也可以通過手動(dòng)方式進(jìn)行調(diào)諧。勵(lì)磁變壓器用于將變頻電源與試驗(yàn)回路進(jìn)行隔離，同時(shí)設(shè)法與被試電纜的功率與電壓匹配，一般有多個(gè)繞組抽頭以滿足不同電壓、容量的需求。電抗器有油式和干式之分，前者容量大 ；后者較輕便，但散熱差一些。電容分壓器用于測量被試電纜電壓。補(bǔ)償電容用于補(bǔ)償短距離、等效容量小的電纜容量，一般并聯(lián)于試驗(yàn)回路中。

  目前，在我國城市電網(wǎng)電纜線路中交聯(lián)聚乙烯電纜的使用比例已經(jīng)超過 90%。由于電力電纜線路造價(jià)高、停電損失大，因此選擇有效的試驗(yàn)方法就顯得尤為重要了。變頻諧振試驗(yàn)方法近年來逐漸引起注意，隨著人們重視程度的加深，該方法必然有著廣闊的應(yīng)用前景。

  作為工頻耐壓試驗(yàn)的最佳等效方法之一的變頻諧振試驗(yàn)方法主要用于對大電容值的容性電力設(shè)備的現(xiàn)場交流耐壓試驗(yàn)，這類電力設(shè)備包括交聯(lián)聚乙烯中低壓/高壓/超高壓電力電纜(XLPE)、全封閉高壓組合電器(GIS)、發(fā)電機(jī)定子、大型變壓器、架空電力線路、電力電容器等。

  以上電力設(shè)備其交接或預(yù)防性試驗(yàn)都要求進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)，但由于試品電容量大，使得試驗(yàn)設(shè)備功率巨大，體積龐大，現(xiàn)場試驗(yàn)非常困難。可替代的調(diào)感式工頻并聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置也由于設(shè)備笨重復(fù)雜，以前也僅主要用于對發(fā)電機(jī)定子的耐壓試驗(yàn)。對電纜的直流高壓試驗(yàn)，也隨著電纜的普及而被主管部門禁止或不推薦。而代之以輕便、簡單的串聯(lián)變頻諧振方式進(jìn)行容性試品的交流耐壓試驗(yàn)成為流行趨勢，并迅速被各個(gè)行業(yè)所接受。 

  當(dāng)然這一切的實(shí)現(xiàn)得益于單片機(jī)技術(shù)、大功率電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，否則是沒有技術(shù)上的可行性的。 

  現(xiàn)就電纜串聯(lián)諧振試驗(yàn)的幾種主要方法做一對比說明。明顯可以看出被國內(nèi)、外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)和專家推薦的串聯(lián)變頻諧振試驗(yàn)的優(yōu)越性。

  關(guān)于串聯(lián)變頻諧振的理論基礎(chǔ) 

  諧振定義：電路輸入端電壓U與電流I同相，稱為諧振

  在電阻、電感及電容所組成的串聯(lián)電路內(nèi)，當(dāng)容抗XC 與感抗XL 相等時(shí)，即XC＝XL，電路中的電壓U 與電流I 的相位相同，電路呈現(xiàn)純電阻性，這種現(xiàn)象叫串聯(lián)諧振。當(dāng)電路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，電路的阻抗Z=√R2+XC-XL2=R，電路中總阻抗最小，電流將達(dá)到最大值。 

  發(fā)生諧振時(shí)，由 于感抗和容抗相等，所 以電感和電容兩端的電壓有效值相等，即：UL=UC。又由于其相位相反，因此這兩個(gè)電壓是相互抵消的。在電容或電感的電壓有效值為：UL=UC＝XLI0=ω0LIO=ω0LU/R。式中ω0L/R 稱為諧振電路的品質(zhì)因數(shù)，它代表電壓比。即UC/U 或UL/U。 

  品質(zhì)因數(shù)是衡量諧振電路特性的一個(gè)重要參數(shù)。如電路中電抗越大，電阻越小，則品質(zhì)因數(shù)越高。因此電容或電感上的電壓值將比外加電壓大的多。一般電感、電容諧振電路的品質(zhì)因數(shù)可達(dá)幾十甚至幾百。所以串聯(lián)諧振又叫電壓諧振。在電力系統(tǒng)中，串聯(lián)諧振將會產(chǎn)生高出電網(wǎng)額定電壓數(shù)倍的過電壓，對電力設(shè)備的安全造成很大危害。