交流耐压试验方法优化：

微课　10kV电缆线路交流耐压试验

目前，电缆交流耐压试验方法主要分为串联谐振法和超低频法。

（1）串联谐振法

1）串联谐振法工作原理

串联谐振耐压试验装置又称串联谐振，分为调频式和调感式。整个装置是由变频电源、激励变压器、电抗器和电容分压器组成。其原理图如图4.7所示。被试品的电容与电抗器构成串联谐振连接方式；分压器并联在被试品上，用于测量被试品上的谐振电压，并设置过压保护信号。串联谐振法适用于大容量、高电压的电容性试品的交接和预防性试验，用于6kV及以上的高压交联聚乙烯电缆交流耐压试验。

2）串联谐振法参数配置方案

图4.7中，L是串联谐振的电感部分，也就是由串联谐振装置中电抗器组成的部分；C为电容部分，指的是试品电容。需要注意的是，电抗器配置是依据电容量为参考基准。电缆电容量与电压等级、主绝缘材质和长度有关，并且同一型号电缆其电容量与长度成正比关系，即

C=KL

式中　K——常数。

当RLC电路产生谐振时，则

谐振回路电流为

图4.7　串联谐振法工作原理图

①—变频电源；②—激励变压器；③—电抗器；④—电抗器；⑤—分压器；⑥—补偿电容；⑦—试品电缆

式中　UC——被试品电压；

　　　US——电源输入电压；

　　　Q——品质因数。

由式（4.4）可知被试品上获得的电压是电源输入电压的Q倍。

输入功率P=USIScosσ谐振时，电路为纯电阻性的，即cosσ=1，故P=USIS。(www.xing528.com)

加在被试品上的容量PS是施加的电压UC和电流I的乘积，即

即在被试品得到的容量为试验电源的Q倍。实际试验回路中的Q值一般可达70，激励电压仅为试验品谐振电压的1/Q，激励功率也为谐振功率的1/Q。

配置方案归根结底就是电容和电感的匹配，在电容一定的情况之下，要通过调整电抗的大小让谐振频率尽量地接近于工频。在最初设计时，需要综合考虑试验对象电容量大小、电压等级来确定串联谐振试验装置的装机容量和电抗器组合的逻辑性，既要兼顾现场大容量的设备，又要照顾高电压的设备，还要考虑轻便、匹配度等。目前，仪器设备厂商基本会根据试验所需计算好相关参数，优化配置方案。对运维试验人员来讲，只需选择合适的成套设备即可。

【例4.1】　10kV/300mm2电缆交流耐压试验，长度1000m，电容量≤0.3755μF，试验频率为30~300Hz，试验电压22kV（按国家标准GB50150—2016，对10kV电缆做3U0试验电压，试验时间为15min）。

1）电缆长度

1km截面积：300mm2对应的电容量为0.3755μF，最高耐压试验值26.1kV。

使用3节电抗器并联使用。此时，电感量为

2）谐振频率

谐振频率为

58Hz下最大被试电容量时的试验电流为

试验电流=58×6.28×0.3755×10-6×22×103A=3A

3）选择设备

6kW变频控制源；22kV/2A电抗器3台并联；6kVA（1.2kV/5A）励磁变压器；60kV分压器。

（2）超低频（VLF）法

超低频是相对于50Hz工频来说的，指的就是频率在几赫兹以下的交流信号。耐压试验中的0.1Hz试验，就是指在试验的时候施加的是0.1Hz的正弦交流信号，10s就是它的周期。超低频0.1Hz耐压试验装置体积小巧，理论上试验变压器容量是工频装置的1/500，其体积也同样小于串联谐振试验装置，在现场具有搬运灵活、使用方便的特点。

超低频耐压试验，能促使水树枝转换为电树枝，因此，容易发现交联电缆的水树枝缺陷。超低频耐压装置适合试品电容范围为0~6μF，基本上可满足大部分长度、截面的配电电缆试验要求。但超低频耐压存在容易引起交联电缆受水树枝影响后，进而加速绝缘老化，减少电缆的使用寿命的问题。因此，试验输出电压要进行限制，目前主要用于35kV及以下电缆交流耐压试验。同时，当输出空载时，逆变失败，输出得不到0.1Hz正弦波电压，故当测试短距离电力电缆（或小电容试品）时，超低频高压发生器需要辅助电路实施。

0.1Hz超低频系统原理示意图如图4.8所示。

图4.8　VLF系统原理示意图