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对橡塑绝缘电缆交流耐压试验


对橡塑绝缘电缆交流耐压试验的探讨 摘要:自 2o 世纪 7o 年代以来,我国橡塑绝缘电力电缆得到了迅 速发展,并逐步取代了常规中低压油纸绝缘电缆。对电缆的耐压试 验是为了检测和保证线缆在应用中的安全性,提高工作的效率,降 低设备的应用成本。而理论和现实证明,橡塑电缆不宜采用直流耐 压试验,而应采用交流耐压试验。目前都采用变频串联谐振耐压试 验来检测电缆是否良好。 关键词:电缆检测

;交流耐压试验;变频串联谐振 中图分类号:tm247 文献标识码:a 文章编号: 电线电缆的耐压试验主要是检测电性能方面是否良好。直流耐压 试验不能有效发现机械损伤和交流电压下的一些缺陷。由于橡塑电 缆绝缘具有“记忆性” ,这个“记忆性”是由于单项应力(直流耐压) 作用而产生的。一旦电缆有了直流耐压而引起的“记忆性” 直流 残压,它就需要很长时间来释放。这种直流残压一旦使电缆运行, 直流残压就叠加在交流电压的峰值上,产生过电压,远远超过电缆 的额定电压,足以损坏电缆。交流耐压实验方法通过变频谐振,其 输出的电压与容量会被放大,电源装置的重量、体积却大为减小。 因此,电力电缆检测试验中,交流耐压试验更为实用,也越来越得 到广泛应用。 一、变频串联谐振的概念和特点 变频谐振实际上是一个谐振式电流滤波电路,能改善电源电压的 波形畸变,获得较佳正弦电压波形,极其有效地防止谐波峰值对电 缆产生误击穿。变频串联 变频谐振在全谐振状态下耐压,当试品中绝缘弱点被击穿时电路 立即失谐,短路电流立即下降为试验电流数的 10%(i/q),而采用 其他方式耐压时,击穿后的电流立即上升十倍以上。其他方式的耐 压与变频谐振相比,击穿后两者间的短路电流相差数百倍,所以, 变频谐振耐压既能有效地找出绝缘弱点,又无过大的短路电流。发 生闪络击穿时,因失去了谐振条件,除短路电流立即下降外,高电 压也立即消失,电弧即刻消灭。且恢复电压再建立过程很少,是一 种能量积累的间歇振荡过程。 二、变频串联谐振耐压试验原理 变频电源是采用交流-直流-交流的变频原理。三相 380v、50hz 交流电源,经三相全波整流和滤波成直流后,由大功率三极晶体管 受低频正弦信号发生器及其前置放大器推动,将直流逆变放大成大 功率 30—300hz 正弦电压输出,并采用功率放大管串并联的方式得 到 0—450v 的电压和输出大电流。 变频串联谐振的原理见下图 1。uf 为变频电源;te 为励磁中间变 压器; 、为电容分压器;pv 为电压表。 图 1 变频串联谐振的原理图 当在较低的电源电压下改变变频电源的频率,逐步升高频率时, 谐振电抗器 l 的感抗=2l 逐步增大而试品电容器的容抗 xc=1/(2cx) 逐步减小,在某一频率下,xt=xc,两者恰巧互相抵消,回路中只 剩下损耗等值电阻 r,在电源电压 u 的作用下,电流 i 达到最大。 此时,试品 cx 两端的电压 uc 和 l 端电压达到最大值,且两者幅值 基本相同,但相位相反。这个时刻称作达到串联谐振。然后调 节 u,使 uc 达到需要值。用很小的 u,能产生很高的 uc。此时,l 电感的磁场能量与 cx 的电场能量相互来回互馈,电源只需要提供 克服回路有功损耗的能量。 串联谐振时,感抗等于容抗,即 2l=l/(2cx);回路谐振频率=1 /(2 );回路功率因素 cos=1.0;回路电流 i=u/r;回路品质因数 q=2l/r;试品电压 uc=qu;te 提供纯有功功率 p=iu=i2r;试品所 需的无功功率 pq=iuc=iqu=qp。这样,利用串联谐振回路可以在较 低的

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