CN212111661U - 一种超长距离高压海底电缆耐压系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超长距离高压海底电缆耐压系统，包括电源系统、变频系统、励磁变压器、串联电抗器系统、测量系统及连接系统，所述连接系统包括待测海底电缆及并联电抗器系统；电源系统经变频系统与励磁变压器的低压侧相连接，励磁变压器高压侧的一端与串联电抗器系统的一端相连接，励磁变压器高压侧的另一侧接地，串联电抗器系统的另一端与待测海底电缆的一端、并联电抗器系统的一端及测量系统的一端相连接，待测海底电缆的另一端、并联电抗器系统的另一端及测量系统的另一端均接地，该系统具有测试电流小、设备成本低且运输布置灵活的特点。

Description

一种超长距离高压海底电缆耐压系统

技术领域

本实用新型属于电缆交接试验领域，涉及一种超长距离高压海底电缆耐压系统。

背景技术

近年来，我国海上风电发展迅速，海上风电场需要通过海底电缆向陆地输送电力，海底电缆大多在15公里以上。为了检验海底电缆的绝缘性能和安装质量，在电缆投运前，需要对海底电缆进行现场耐压试验。

与传统陆上电缆相比，海底电缆通常15公里以上，电容大，电缆多采用110kV、220kV、500kV等电压等级。电容大和电压等级高对电缆的耐压试验提出新的要求。传统的耐压系统主要有：直流耐压系统、0.1Hz交流耐压系统、工频谐振耐压系统、交流变频串联谐振系统和交流变频并联谐振耐压系统。直流耐压系统对海底电缆耐压时会有空间电荷累积，残留的直流电荷会叠加在交流电压峰值上，造成电缆运行电压高于其额定电压，加速电缆的绝缘老化。0.1Hz超低频耐压法由于其频率很低，对电缆的充电电流小，能够降低试验设备的容量，局限性在于目前研制出的试验设备最高输出电压只有70kV-80kV(峰值)，因此仅能满足35kV及以下的低压海缆的耐压要求。工频耐压系统虽然符合电缆的实际运行工况，但由于高电压、长距离的高压海底电缆的电容量很大，调感式电抗器的调节范围较小、造价较高，从而使得工频谐振系统在大电容量试品耐压试验中推广受到限制。交流变频串联谐振系统和交流变频并联谐振耐压系统通过调节变频器的输出频率使得主回路达到谐振状态，然后调节调压器电压使被试电缆达到预设耐受电压值，单纯的串联谐振耐压系统，随着电缆电容的增加，需要增加试验电源、变频器、励磁变的容量满足耐压的需要。在海上风电建设初期，大容量的电源难以找到，大容量的变频器和励磁变增加了制造和运输成本。因此，寻找不需要大容量试验电源、成本低、运输布置灵活的耐压系统具有十分重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种超长距离高压海底电缆耐压系统，该系统具有测试电流小、设备成本低且运输布置灵活的特点。

为达到上述目的，本实用新型所述的超长距离高压海底电缆耐压系统包括电源系统、变频系统、励磁变压器、串联电抗器系统、测量系统及连接系统，所述连接系统包括待测海底电缆及并联电抗器系统；

电源系统经变频系统与励磁变压器的低压侧相连接，励磁变压器高压侧的一端与串联电抗器系统的一端相连接，励磁变压器高压侧的另一侧接地，串联电抗器系统的另一端与待测海底电缆的一端、并联电抗器系统的一端及测量系统的一端相连接，待测海底电缆的另一端、并联电抗器系统的另一端及测量系统的另一端均接地。

所述变频系统包括变频柜以及用于控制变频柜的控制器，其中，变频柜与电源系统及励磁变压器的低压侧相连接。

所述测量系统包括电容式分压器以及用于检测电容式分压器上电压的电压表，其中，电容式分压器的一端与串联电抗器系统相连接，电容式分压器的另一端接地，电压表的输出端与控制器的输入端相连接。

所述串联电抗器系统及并联电抗器系统均为单个电抗器或者由多个电抗器组成。

电抗器为高压谐振电抗器。

电抗器的顶部及待测海底电缆的端部均设置有均压罩。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型所述的超长距离高压海底电缆耐压系统在具体操作时，通过对海底电缆并联电抗器再串联电抗器的方法进行耐压试验，并联电抗器系统可以抵消一部分海底电缆的电容，从而减小试验电流，因此可以使用小容量的变频系统、励磁变压器和电源系统就可以满足长超距离海底电缆耐压的需要，运输布置灵活，解决了变频系统和励磁变压器的容量问题，减少了设备的发热，进而解决了海上风电场试验电源容量不足的问题。另外，本实用新型采用变频谐振的方法进行耐压试验，解决了直流耐压电荷残留破坏电缆绝缘的问题，同时解决了0.1Hz超低频耐压系统容量不足的问题，工频耐压系统设备体积较小，造价较低，结构简单，操作方便，实用性极强。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为实施例一的结构示意图。

其中，1为电源系统、2为变频系统、3为励磁变压器、4为串联电抗器系统、5为测量系统、6为并联电抗器系统、7为海底电缆、8为连接系统、9为变频柜、10为控制器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参考图1，本实用新型所述的超长距离高压海底电缆耐压系统包括电源系统1、变频系统2、励磁变压器3、串联电抗器系统4、测量系统5及连接系统8，所述连接系统8包括待测海底电缆7及并联电抗器系统6；电源系统1经变频系统2与励磁变压器3的低压侧相连接，励磁变压器3高压侧的一端与串联电抗器系统4的一端相连接，励磁变压器3高压侧的另一侧接地，串联电抗器系统4的另一端与待测海底电缆7的一端、并联电抗器系统6的一端及测量系统5的一端相连接，待测海底电缆7的另一端、并联电抗器系统6的另一端及测量系统5的另一端均接地。

所述变频系统2包括变频柜9以及用于控制变频柜9的控制器10，其中，变频柜9与电源系统1及励磁变压器3的低压侧相连接；所述测量系统5包括电容式分压器以及用于检测电容式分压器上电压的电压表，其中，电容式分压器的一端与串联电抗器系统4相连接，电容式分压器的另一端接地，电压表的输出端与控制器10的输入端相连接。

所述串联电抗器系统4及并联电抗器系统6均为单个电抗器或者由多个电抗器组成，电抗器为高压谐振电抗器，电抗器的顶部及待测海底电缆7的端部均设置有均压罩。

实施例一

江苏某海上风电项目陆上变电站和海上升压站之间采用20km的110kV交联聚乙烯3*1000mm海底电缆7连接，安装结束后按照交接试验规程应进行电缆耐压试验。经估算电缆等效总电容量Cx＝0.231*20＝4.62μF，分压器电容量为500pF，试验总电容为4.62+0.0005＝4.6205μF。直接进行交流变频串联谐振耐压和交流变频谐振耐压试验电流时励磁变高压侧电流达到100A，380V试验电源容量必须达到913A以上才能满足试验的需要，这对电源容量和设备容量提出了非常高的要求，此时处于基建阶段，大型设备难以运输，更重要的是难以找到大容量的试验电源，采用本实用新型后上述问题得到解决。

本实施例中相关设备的参数见表1。在本试验中:选择1台19.1H电抗器L1串联和3台19.1H电抗器L2并联，并联总电抗6.36H，结构示意图如图2所示。

将电抗器L2与被试品并联后再与电抗器L1构成串联谐振。经计算得试验频率f＝33.89Hz，被试品流过电流:I＝98.3A，励磁变压器3高压端的电流I＝24.5A。实际试验时的数据如表2所示，在谐振回路中，电抗器L2补偿了部分电容电流，电抗器L2与试验电缆组成的并联回路仍呈容性，再与电抗器L1构成串联谐振回路，大大降低了励磁变压器3的输出电流，试验电源电流仅为228.8A，试验设备和试验电源很容易满足，设备运输、布置方便。

表1

表2

本实用新型中串联电抗器系统4及并联电抗器系统6采用多个电抗器串并联组合的方式，可以根据需要自由调整电抗器的组合方式，设备体积小，运输方便。

本实用新型的实用性强，设备投资少，接线方式灵活可靠，试验电源要求低，试验品质高，不仅可以用于各种电压等级的超长距离海底电缆7耐压试验中，还可以应用到各种电压等级陆上电缆、GIS耐压试验中。

最后需要说明的是，本实用新型中的电抗器系统单个单抗器或者采用多个电抗器串并联组合的方式，化整为零，设备体积小，运输方便；电抗器的并联和串联连接时，对现场的布置进行科学设计，合理布局，保证电抗器间距在2d(d为电抗器线圈外径)以上，接线呈开口状，避免形成闭环，将互感影响降到最低；本实用新型进一步的改进在于连接系统8所用电源连接线，选择10mm²以上的导线作为连接线，为降低电晕损耗，在电抗器顶端及电缆端部上加装均压罩，并将所有回路连接线加装波纹管，进行均压，提高了试验的品质。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡是本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改，等同替换，改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种超长距离高压海底电缆耐压系统，其特征在于，包括电源系统(1)、变频系统(2)、励磁变压器(3)、串联电抗器系统(4)、测量系统(5)及连接系统(8)，所述连接系统(8)包括待测海底电缆(7)及并联电抗器系统(6)；

电源系统(1)经变频系统(2)与励磁变压器(3)的低压侧相连接，励磁变压器(3)高压侧的一端与串联电抗器系统(4)的一端相连接，励磁变压器(3)高压侧的另一侧接地，串联电抗器系统(4)的另一端与待测海底电缆(7)的一端、并联电抗器系统(6)的一端及测量系统(5)的一端相连接，待测海底电缆(7)的另一端、并联电抗器系统(6)的另一端及测量系统(5)的另一端均接地。

2.根据权利要求1所述的超长距离高压海底电缆耐压系统，其特征在于，所述变频系统(2)包括变频柜(9)以及用于控制变频柜(9)的控制器(10)，其中，变频柜(9)与电源系统(1)及励磁变压器(3)的低压侧相连接。

3.根据权利要求1所述的超长距离高压海底电缆耐压系统，其特征在于，所述测量系统(5)包括电容式分压器以及用于检测电容式分压器上电压的电压表，其中，电容式分压器的一端与串联电抗器系统(4)相连接，电容式分压器的另一端接地，电压表的输出端与控制器(10)的输入端相连接。

4.根据权利要求1所述的超长距离高压海底电缆耐压系统，其特征在于，所述串联电抗器系统(4)及并联电抗器系统(6)均为单个电抗器或者由多个电抗器组成。

5.根据权利要求4所述的超长距离高压海底电缆耐压系统，其特征在于，电抗器为高压谐振电抗器。

6.根据权利要求4所述的超长距离高压海底电缆耐压系统，其特征在于，电抗器的顶部及待测海底电缆(7)的端部均设置有均压罩。

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