電纜實(shí)驗(yàn)頻率爭議
由于電纜的電容量較大,采用傳統(tǒng)的工頻實(shí)驗(yàn)變壓器很笨重,龐大,且大電流的工作電源在現(xiàn)場不易取得。因而一般都采用串聯(lián)諧振溝通耐壓實(shí)驗(yàn)設(shè)備。其輸入電源的容量能明顯降低,重量減輕,便于使用和運(yùn)輸。初期多采用調(diào)感式串聯(lián)諧振設(shè)備(50Hz),但存在自動(dòng)化程度差、噪音大等缺點(diǎn)。因而現(xiàn)在大都采用TPXZB系列調(diào)頻式(30-300Hz)串聯(lián)諧振實(shí)驗(yàn)設(shè)備,可以得到更高的品質(zhì)數(shù)(Q值),并具有自動(dòng)調(diào)諧、多重維護(hù),以及低噪音、靈活的組合方式(單件重量大為下降)等優(yōu)點(diǎn)。
綜合國內(nèi)外有關(guān)技術(shù)材料,挑選合適的實(shí)驗(yàn)頻率規(guī)模是個(gè)比較重要的問題。在這方面,有一些不同的觀念和提法。就目前的國內(nèi)外的提法來看,我們總結(jié)可分成3類:第1類為較寬頻率規(guī)模30-300Hz、20-300Hz、1-300Hz;第2類為工頻規(guī)模,45-65Hz,45-55Hz;第3類為挨近工頻,35-75Hz。
(1)第1類較寬頻率規(guī)模
國際大電網(wǎng)會議第21、09工作組發(fā)布的《實(shí)驗(yàn)導(dǎo)則》,建議頻率規(guī)模為30-300Hz。但實(shí)際上更低一些頻率也具有較好地等效性。IEC60840和IEC62067規(guī)范草案(2001年和2000年)就規(guī)定可采用20-300Hz。
國外有些廠家設(shè)計(jì)串聯(lián)諧用電抗器,在特殊情況下也有采用z.ui低頻率為25Hz或20Hz的。當(dāng)然頻率愈低,被試電纜的長度(電容量)可增大。但是電抗器鐵心因而放大,使重量增加。個(gè)別材料顯示,1-300Hz的溝通實(shí)驗(yàn)也具有與工頻溝通實(shí)驗(yàn)的等效性,這說明實(shí)際應(yīng)用中頻率下限有可能取得更低,例如小于20Hz甚至到0.1Hz也是可行的。進(jìn)一步表明在這樣的頻率規(guī)模內(nèi),絕緣內(nèi)部各介質(zhì)的電壓散布及介質(zhì)特性仍基本相同。
工作頻率超過300Hz是否適當(dāng)?有材料報(bào)道說,隨頻率增高,串諧電抗器及勵(lì)磁變壓器的損耗降低,但是要考慮被試品電容介質(zhì)的極化發(fā)熱問題,因而頻率高于300Hz是不可取的。
(2)第2類為工頻規(guī)模
國際上工業(yè)頻率主要指50Hz和60Hz兩種,故IEC規(guī)范規(guī)定對高壓絕緣的工業(yè)實(shí)驗(yàn)頻率規(guī)模為45-65Hz,在我國額定工頻為50Hz。GB/T16927.1-1997規(guī)定工頻實(shí)驗(yàn)頻率規(guī)模為45-55Hz。
認(rèn)為工頻電力電纜的實(shí)驗(yàn)電壓也須是工頻,這是趨于比較保守的觀念。針對此問題應(yīng)該側(cè)重說明交接和預(yù)防性實(shí)驗(yàn)的目的在于發(fā)現(xiàn)絕緣缺點(diǎn)的能力來定的。在不同的頻率下只要絕緣內(nèi)部介質(zhì)電壓散布相同,又有基本相同的檢出絕緣故障的能力,就能到達(dá)實(shí)驗(yàn)的目的。因而即使選用比工頻規(guī)模更寬的頻率也是可以承受的。
在90年代中期為了挑選適當(dāng)?shù)臏贤蛪簩?shí)驗(yàn)的頻率規(guī)模,做了大量、仔細(xì)的基礎(chǔ)研究工作。得出頻率在30-300Hz規(guī)模內(nèi),橡塑電纜內(nèi)部幾種典型絕緣缺點(diǎn)的擊穿特性沒有明顯差別。這應(yīng)該是可信的,也得到普遍采用。分析構(gòu)成這種在不同頻率下良好的擊穿特性,主要原因是更優(yōu)的同軸絕緣結(jié)構(gòu),單一的絕緣介質(zhì),材質(zhì)相對純真、電場散布合理、規(guī)則。因而,在不同頻率下結(jié)構(gòu)內(nèi)部電壓散布相同,構(gòu)成寬頻率規(guī)模實(shí)驗(yàn)的條件。
油紙絕緣電纜一直采用頻率等于零的直流電壓進(jìn)行耐壓實(shí)驗(yàn),其實(shí)際效果很好,數(shù)十年來未受到置疑。
(3)第3類為挨近工頻頻率,35-75Hz
國外曾對正常XLPE(交聯(lián)聚乙烯)絕緣電纜樣品,在不同頻率下進(jìn)行擊穿實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明在頻率為35-75Hz時(shí)擊穿電壓均落在可置信度95%之內(nèi)。因而有觀念贊成實(shí)驗(yàn)電壓頻率z.ui好選在35-75Hz,也較為靠近運(yùn)行電壓頻率50Hz。值得注意的是,上述測驗(yàn)結(jié)果是對正常絕緣做的擊穿實(shí)驗(yàn)。而交接和預(yù)防性實(shí)驗(yàn)所采用的實(shí)驗(yàn)電壓值是偏低的,它只能擊穿有缺點(diǎn)的絕緣弱點(diǎn)(機(jī)械損傷、水樹枝、終端頭或接頭盒應(yīng)力鐵錐施工或用料錯(cuò)誤,等等),完全不足以擊穿電纜本體的正常絕緣??梢妰煞N實(shí)驗(yàn)的目的和工作機(jī)理均不相同。好像沒有必要將正常絕緣35-75Hz的擊穿特性“延伸”應(yīng)用到檢測絕緣缺點(diǎn)方面。
