CN113466641A - 一种采用并联电抗器作为补偿电抗器的电缆线路耐压试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种采用并联电抗器部分替代试验用补偿电抗器的方法，该方法的核心在于，采用并联电抗器部分替代试验用补偿电抗器的。该方法与全部采用试验电抗器进行耐压试验相比，可以使用少量试验电抗器与并联电抗器联合进行电缆线路耐压试验。该方法灵活性高，可以替代一部分试验电抗器，减少试验设备投资和现场试验吊装等工作工作量。采用该接线方法的优势在于，当并联电抗器不能完全补偿试验所需的补偿容量时，仅用并联电抗器替代部分补偿电抗，降低试验设备需求，灵活性高，可行性强。
Description
技术领域
本发明属于耐压试验技术领域，具体涉及一种采用并联电抗器作为补偿电抗器的电缆线路耐压试验方法。
背景技术
目前城市输电系统中，大截面长距离的电力电缆所占比例日趋增大，由于电缆可能存在的制造缺陷、电缆接头加工缺陷以及在安装和运行中收到的其他因素干扰，导致出现故障、短路等问题。在投运前采用交流耐压试验对电缆的绝缘水平进行考核是十分必要的。
长电缆的交流耐压试验一般采用串联谐振并联补偿的方法，即通过电抗器与电缆形成谐振回路，同时并联若干补偿电抗器来补偿电缆电容容量，降低励磁回路的电流大小，减轻对试验设备和电源的要求。
对于长距离电缆，由于其对地电容量较大，所需的补偿电抗数量也较多，如长度为6km的330kV电缆线路进行交流谐振耐压试验，所需的补偿电抗器即使采用重量较轻的空心环氧筒电抗器，也需要8台单个重量约10T的电抗器。对试验场地、吊装环境都有很高的要求，同时试验设备本身的投资也是非常高。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种采用并联电抗器作为补偿电抗器的电缆线路耐压试验方法，本方法灵活性高，可以替代一部分试验电抗器，减少试验设备投资和现场试验吊装等工作的强度。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种采用并联电抗器作为补偿电抗器的电缆线路耐压试验方法，其特征在于，
1根据工程设计方案，判断电力电缆在运行中，是否有配高压并联电抗器。如果电缆线路有配置高压并联电抗器，在条件满足的情况下，可以采用高压并联电抗器部分替代试验电抗，完成电缆的交流感应耐压试验。
2试验方案需要经校核电缆、电抗器以及试验回路的耐压水平、容量、损耗、阻抗等参数来确定，具体流程如下：
3首先确定试验接线方式，目前现场交流耐压试验通常采用串联谐振方式，即对容性的电缆，串联一个试验电抗，在其谐振频率下进行试验，试验回路如图1所示。
4确定试验频率。根据电缆单位长度电容量和电缆总长度，计算得到单相电缆的对地电容值C。并联电抗器的电抗值是固定的，当单相电抗值为L时，可以灵活的采用1～3相电抗器并联或者采用支撑法接线，可以得到多种不同的电感值如下表所示
| 接线方式 | 电感值 |
| 单相 | L |
| 两相并联 | L/2 |
| 三相并联 | L/3 |
| 支撑法 | 1.5L |
由于仅用该电抗部分替代试验用补偿电抗，因此并联电抗器的低还需要与试验电抗器进行并联，两者并联得到总电感Lz，此时谐振频率为
判断该谐振频率f是否在20Hz～300Hz之间，如果不在该范围，则试验不可行。
5确定试验电压，根据试验对象电缆的电压等级确定试验电压，根据国标GB 50150中的相关要求，35kV及以上交联电缆应采用20-300Hz交流耐压试验，耐压试验参数要求如表1。
表1 GB 50150-2016标准推荐的20～300Hz耐压试验参数，kV
GB 50150-2016还指出同时考虑到目前国内各施工单位试验设备实际条件，对试验电压、试验时间给出了几种可选项，其中括号前为重点推荐。
6计算不同电压的回路电流。根据标准220kV及以上电缆的试验电压有两个可选项，因此有2种试验电流，I＝2πfCU＝U/(2πfLz)。
7在试验电压确定后，校核电抗器发热情况，在60min的试验时间内，发热情况满足电抗器设计要求，则可以采用该接线方法。
8估算试验升压装置的参数，试品上的无功容量为2πfCU2，回路整体的品质因数为Q，则试验系统的容量为2πfCU2/Q，流经励磁变的电流为2πfCU，励磁变输出电压为U/Q。当励磁变变比为n时，变频柜输出电压为U/nQ。判断该参数是否超出现有励磁变和变频柜的电压和容量限制。
本发明提出一种采用并联电抗器部分替代试验用补偿电抗器的方法，使用少量试验电抗器与并联电抗器联合进行电缆线路耐压试验。该方法灵活性高，可以替代一部分试验电抗器，减少试验设备投资和现场试验吊装等工作的强度。采用该接线方法的优势在于，当电缆线路自带的并联电抗器不能完全补偿试验所需的补偿容量时，仅用并联电抗器替代部分补偿电抗，降低试验设备需求，灵活性高，可行性强。
实施例，长距离大容量电缆为了降低线路容升效应，往往在终端并联大容量电抗器进行补偿，补偿度一般为80％或120％，这类电抗一般被称为并联电抗器。对于这类带有并联电抗器的电缆线路，可以采用并联电抗器，参与耐压试验，来降低试验对设备的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一种采用并联电抗器作为补偿电抗器的电缆线路耐压试验等效回路示意图；
图2是本发明实施例一种采用并联电抗器作为补偿电抗器的电缆线路耐压试验方法的流程图
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例。基于本发明公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本发明保护的范围。
试品为330kV电缆，长度约为6.5km，其单位长度电容约为0.25μF/km，其等效电容量约为1.625μF。
该电缆配备的高压并联电抗器为一台型号为BKS-90000/330的油浸式电抗器。该电抗器额定电压363kV，额定容量90000kvar，额定电流143A，损耗235.54kW，联结方式为YN。
计算单相电阻值。电抗器绕组损耗P为235.54kW，额定电流I为143.1A。则单相绕组的等效内阻R＝P/3/I2＝3.83Ω。
计算单相电感值。并联电抗器每相绕组电感值约为L＝U2/2πf S＝4.66H，其中S为电抗器单相容量30000kvar。在本试验回路中采用两相并联，即电感L2＝2.33H
采用一组试验电抗器作为串联电抗器，该电抗器电感值L1＝70H，额定电流30A，额定电压360kV。
则参与谐振的总电感值Lz＝2.33*70/(2.33+70)＝2.25H
根据公式
计算谐振频率为83.28Hz。
可用试验电压，根据国标GB 50150中的相关要求，330kV交联电缆应采用20-300Hz交流耐压试验，耐压试验电压为1.7U0(或1.3U0)，试验时间为60min。其中1.7U0电压为1.7*190kV＝323kV，1.3U0为1.3*190kV＝247kV。
计算试验电流，在1.7U0下，试验电流为274A。在1.3U0下，试验电流为210A。考虑到电抗器发热情况，在满足标准要求的情况下，试验电压选1.3U0。
试验升压装置参数选择。电抗的有功功率为P＝I2R＝84.47kW。流经励磁变副边的电流为串联电抗器的电流I＝1.3U0/2*π*f*L1＝6.7A。因此可估算励磁变输出电压为u＝P/I＝12.5kV。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种采用并联电抗器作为补偿电抗器的电缆线路耐压试验方法，其特征在于，采用电缆线路中带有的并联电抗器与试验补偿电抗器配合进行电缆线路耐压试验。
2.根据权利要求1所述的一种采用并联电抗器作为补偿电抗器的电缆线路耐压试验方法，其特征在于，包括待试验电缆线路和励磁变，以及连接在励磁变与待试验电缆线路之间的试验电抗器；所述待试验电缆线路上并联有并联电抗器，所述励磁变、待试验电缆线路和试验电抗器之间串联。
3.根据权利要求1所述的一种采用并联电抗器作为补偿电抗器的电缆线路耐压试验方法，其特征在于，包括以下步骤：计算在采用并联电抗器替代部分补偿电抗器后的总回路电感值，根据电感值和电缆的电容值计算谐振频率，判断该频率是否满足标准要求；根据电缆交流耐压试验所要求的电压，计算试验回路的电流值，以及流经电抗器各绕组的电流值；校核电抗器的发热是否满足设计要求；根据满足电抗器设计要求的试验电压，对试验系统的励磁变和变频柜进行参数选型。
4.根据权利要求1所述的一种采用并联电抗器作为补偿电抗器的电缆线路耐压试验方法，其特征在于，试验方法包括确定试验频率，根据电缆单位长度电容量和电缆总长度，计算得到单相电缆的对地电容值C；并联电抗器的电抗值是固定的，当单相电抗值为L时，根据接线方式的不同，可得到多种不同的电感值；当接线方式为单相时，电感值为L；当接线方式为两相并联时，电感值为L/2，当接线方式为三相并联时，电感值为L/3，当接线方式为支撑法接线时，电感值为1.5L；由于仅用该电抗部分替代试验用补偿电抗，因此并联电抗器还需要与试验电抗器进行并联，两者并联得到总电感Lz，此时谐振频率为：
所述谐振频率f在预设谐振频率范围可行。
5.根据权利要求1所述的一种采用并联电抗器作为补偿电抗器的电缆线路耐压试验方法，其特征在于，试验方法包括确定试验电压，根据试验对象电缆的电压等级确定试验电压，根据国标GB 50150进行确定。
6.根据权利要求1所述的一种采用并联电抗器作为补偿电抗器的电缆线路耐压试验方法，其特征在于，试验方法包括计算回路电流，I＝2πfCU＝U/(2πfLz)。
7.根据权利要求6所述的一种采用并联电抗器作为补偿电抗器的电缆线路耐压试验方法，其特征在于，根据标准220kV及以上电缆的试验电压有两个可选项，因此有2种试验电流。
8.根据权利要求6所述的一种采用并联电抗器作为补偿电抗器的电缆线路耐压试验方法，其特征在于，在试验电压确定后，校核电抗器发热情况，在60min的试验时间内，发热情况满足电抗器设计要求，则可以采用该接线方法。
9.根据权利要求6所述的一种采用并联电抗器作为补偿电抗器的电缆线路耐压试验方法，其特征在于，试验方法包括估算试验升压装置的参数，试品上的无功容量为2πfCU2，回路整体的品质因数为Q，则试验系统的容量为2πfCU2/Q，流经励磁变的电流为2πfCU，励磁变输出电压为U/Q；当励磁变变比为n时，变频柜输出电压为U/nQ；判断该参数是否超出现有励磁变和变频柜的电压和容量限制。
10.根据权利要求1所述的一种采用并联电抗器作为补偿电抗器的电缆线路耐压试验方法，其特征在于，试验方法包括判断电力电缆在运行中，是否有配高压并联电抗器，如果电缆线路有配置并联电抗器，在条件满足的情况下，可以采用高压并联电抗器部分替代试验电抗，完成电缆的交流感应耐压试验。
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