利用串并联谐振在电缆耐压试验中减少电源容量

利用串并联谐振在电缆耐压试验中减少电源容量

唐璜

（苏州供电公司江苏苏州）

摘要：串联谐振变频电源损坏时，可以通过串并联谐振试验使用一台容量更小的试验电源完成超过此电源容量的试验。

关键词：串并联谐振；电缆试验；并联补偿

0.引言

电力电缆耐压试验通常采用串联谐振耐压的方法。大多数串联谐振设备采用调频法，用大容量晶闸管通过spwm（正弦脉宽调制）原理制作而成的变频电源有着调频精度高，波形畸变小，电源体积重量小的优点。

1.问题的提出

串联谐振试验仪器大多是根据客户的具体要求定制的成套设备。这些成套设备的性能参数是相互配合的，每个部件额定电流与额定电压通常都相等。这是为了使得整套设备运行时都能达到满载，减少容量浪费，降低制造成本。

在成套设备中，试变，电抗器，电容分压器结构相对简单，不容易损坏。而变频电源中有大量的电子元件，尤其是核心的大容量晶闸管，很容易因运输中的振动及试验时发热损坏。若在现场发生故障，通常只能借用其他变频电源使用。而借用的电源一般都与现有的设备不匹配，如果变频电源的额定输出电流比原来小，则能够进行试验的电缆最大长度也会减少。通过实践证明，采用串并联谐振试验可以减小试验电源的容量需求。

2.试验原理及计算

2.1回路谐振频率

由此可见，在不考虑导线电阻时，串并联谐振的Q值远远小于单纯的串联谐振Q值。考虑导线电阻、电晕等有功损耗后，采用串并联谐振的试验方法也是小于传统的串联谐振的。

3.实例分析

3.1被试品与试验仪器参数

电缆型号YJLW03-64/110kV－1*800mm2，长度4915m，电容量参考值0.214μF/km。由于电缆接入GIS，试验电压为110kV。

试验成套设备型号为VFSR-6000/400，配置如下：

（1）变频电源VFSR-P-1，输入：三相380V/50Hz，输出：0—350V，100kW，20—400Hz（2）试变YDC-100/6.6输入：350V/285.7A，输出：3.3kV/30.3A（并联），6.6kV/15.2A（串联），100kVA（3）试验电抗器YDTK-500/2002只，200kV，3000kVA（15A），33.12H（4）分压器TRF-200/0.004，4000pF，200kV试验时，变频电源发生故障，于是借用了一台其他变频电源，输出电压0—450V，输出容量：100kW，输出电流222.22A。

3.2试验方案

试验接线图如图3

图3

试验时采用两台电抗器并联的方式，试变采用并联连接，估算出试验频率为38.03Hz，被试品高压电流27.74A，折算至试变一次绕组的电流为261.5A。

此时电抗器并没有满载（并联额定30A而实际27.7A），而新换的试验电源已经超载（额定222A实际261.5A），无法满足试验要求。

此时若使用串并联谐振的试验方法，将一台电抗器用于并联补偿，另一台用于串联补偿，则试验频率基本不变，被试品上的试验电压与电流也不变，电源电流减小至原来的一半即130A，满足试验电源要求。

3.3试验结果

采用串并联试验方式，当励磁电压升至400V时（试变额定低压电压为350V，此时已超负荷运行），实测频率39.5Hz，试验电压仅为94kV。试验失败。

分析原因，由于串并联谐振的Q值远小于串联谐振，所以高压电压升不上去。于是将高压引线换成等效截面积更大分裂试验线减小电晕损耗，增大Q值。得到试验数据为：当达到110kV试验电压时，试验频率39.5Hz，高压电流26.2A，试变高压侧电流13.4A，输出电压约为280V（低压侧），试验电源输出电流129.3A，试验成功。

4.结论

在试验电源容量不满足试验需求时，可采用串并联谐振的方式代替传统的串联谐振耐压。与串联谐振相比，串并联谐振频率基本不变，但多了一个并联谐振点，能够使试验电源容量与电源电流要求降低一半，但代价是试验回路Q值减小，使得电压可能达不到试验要求。

参考文献：

[1]邱关源电路（第四版）高等教育出版社1999

[2]陈化钢电力设备预防性试验方法及诊断技术中国水利水电出版社2009