0.19
0.21
表2 三芯交联电缆等效电容量参考数据（µF/km）
35 50 70 95 120 150 185 240 300 400
6/6 kV;6/10 kV
0.210.240源自270.30.33
0.36
0.39
0.43
0.47
0.53
8.7/10 kV;8.7/15 kV
0.17
0.19
0.22
3 几种主要的交流耐压试验方法
既然直流耐压试验不能模拟交联电缆的运行 场强状态，不能达到我们所期望的检验效果，自 然就应该转向用交流耐压试验来考核交联电缆的 绝缘状况。但是采用工频或接近工频的交流电压 试验作为挤包绝缘电缆线路竣工试验存在的最大 困难是长线路需要很大容量的试验设备。目前存 在以下几种交流耐压试验方法：
表1 单芯交联电缆等效电容量参考数据（µF/km）
35 50 70 95 120 150 185 240 300 400
6/6 kV;6/10 kV
0.21
0.24
0.27
0.3
0.33
0.36
0.39
0.43
0.47
0.53
8.7/10 kV;8.7/15 kV 12/20 kV
0.17
0.19
（4）串联谐振耐压试验： 串联谐振试验设备通过与被试品（等效电容） 形成串联谐振回路，从而得到一定频率的正弦波 交流电压。由于试验设备的品质因素较高，通常 所需的工作电源容量仅为试验容量的几十分之一。 对于串联谐振试验设备而言，其系统要满足不同 电压等级和不同电容量的试品在一定的频率范围 内进行交流耐压试验，可通过改变频率或电感量 来满足谐振的条件（f 1/2π。 来满足谐振的条件（f＝1/2π。
（1）高压试验技术的一个通用原则：试品上 所施加的试验电压场强必须模拟高压电器的运行 工况。直流电压下，电缆绝缘的电场分布取决于 材料的体积电阻率，而交流电压下的电场分布取 决于各介质的介电常数，特别是在电缆终端头、 接头盒等电缆附件中的直流电场强度的分布和交 流电场强度的分布完全不同，而且直流电压下绝 缘老化的机理和交流电压下的老化机理不相同。 因此，直流耐压试验不能模拟交联电缆的运行工 况。
（1）带补偿电抗器的传统试验变压器： 由于电缆的容量很大、电压很高，传统的试验 变压器无论是从绝缘、体积、重量、容量等各个 方面已经无法满足现场试验的要求；所以电缆试 验极少采用变压器试验。 （2）振荡电压试验： 振荡电压试验是用直流电源给电缆充电，当 达到试验电压后使放电间隙击穿而通过电感线圈 放电，对电缆施加一定电压幅值、频率为kHz级的 放电，对电缆施加一定电压幅值、频率为kHz级的 衰减振荡波电压作为挤包绝缘电缆线路的竣工试 验方法的另一种途径。此种方法比直流耐压试验 方法有效，但与工频电压试验相比，其检查电缆 主绝缘和附件缺陷的效果仍不理想。
0.18
0.19
0.21
2）确定串联电抗器数，2006版国标规定，35kV电缆 ）确定串联电抗器数，2006版国标规定，35kV电缆 试验电压UC=2U0=2*26=52kV 试验电压UC=2U0=2*26=52kV ，每节电抗器额定电 压18kV，18kV*3=54kV＞52kV，所以必须3个电抗 18kV，18kV*3=54kV＞52kV，所以必须3 器串联。 3）带载率核算：HDSR—f—L18/36，带载为0.55µF ）带载率核算：HDSR— L18/36，带载为0.55µ 最大电流2A，三个串联使用时0.55/3=0.183µ 最大电流2A，三个串联使用时0.55/3=0.183µF＜ 0.342µ 0.342µF，故需三个串联后再并联，则： 0.183*2=0.366µ 0.183*2=0.366µF＞0.342µF。 0.342µ
5 应用实例及分析
（1）实例1，35kV电缆试验： ）实例1 35kV电缆试验： 已知电缆规格为26/35kV、300mm2，电缆长度 已知电缆规格为26/35kV、300mm2，电缆长度 为1.8km，电抗器型号为HDSR—f—L18/36 ，电 1.8km，电抗器型号为HDSR— 抗器额定电压18kV， 额定电流2A 抗器额定电压18kV， 额定电流2A ，额定带载 0.55µ ，额定电感量45H ，共6 0.55µF ，额定电感量45H ，共6只。 试验步骤如下： 1）用交流电容表测出电缆电容量，或者查表(见 ）用交流电容表测出电缆电容量，或者查表( 表1表2)得知该电缆电容量：经查表得 2)得知该电缆电容量：经查表得 C=0.19µ C=0.19µF/km ，则Cx=1.8*0.19=0.342µF。 ，则Cx=1.8*0.19=0.342µ
串联谐振交流耐压试验装 置分析与应用
程柏超 2009年 2009年4月
1 前言
在供配电系统调试中，要对交联聚乙烯电力电缆 （XLPE）、高压开关柜、GIS、高压电动机、大型发电机 XLPE）、高压开关柜、GIS、高压电动机、大型发电机 组、大型电力变压器、互感器等高电压、大容量的电力设 备进行绝缘耐压试验。 绝缘耐压试验分为直流耐压试验和交流耐压试验两种。 过去在进行电缆耐压试验时都采用直流耐压试验。在1980 过去在进行电缆耐压试验时都采用直流耐压试验。在1980 年左右，国外电力部门发现直流耐压试验对橡塑绝缘是无 效的且具有危害性。我国在九十年代开始研究和实践交流 耐压试验技术。经过20多年的研究和实践，世界各国纷纷 耐压试验技术。经过20多年的研究和实践，世界各国纷纷 采用交流耐压试验代替直流耐压试验。国内外有关标准机 构也对于高压交联电缆的试验方法作出了更改和修订。 1997年国际大电网工作会议（CIGRI）对目前采用的直流 1997年国际大电网工作会议（CIGRI）对目前采用的直流 耐压试验方法提出疑议，并推荐使用工频及近似工频 （30-300Hz）的交流试验方法，在全世界范围内推广应用。 30-300Hz）的交流试验方法，在全世界范围内推广应用。 我国的《电气设备交接试验标准》GB50150-2006已经颁布， 我国的《电气设备交接试验标准》GB50150-2006已经颁布， 于2006年11月1日起强制执行，该标准规定35kV及以上橡 2006年11月 日起强制执行，该标准规定35kV及以上橡 塑绝缘电缆优先采用交流耐压试验。交流耐压试验取代传 统直流耐压试验已是大势所趋。
原理图及理论公式如下：
励磁变 变 频 源 原理图 等效图
图1中，L为谐振电抗器，CX为被试品， 中，L为谐振电抗器，CX为被试品， U为励磁变输出电压。当串联谐振时，，，， 即频率为（该频率可通过调节变频电源得 到）时，回路呈谐振状态。此时,Q为品质 到）时，回路呈谐振状态。此时,Q为品质 因数。即被试品上获得的电压为励磁电压 的Q倍（利用额定电压较低的试验变压器， 可以获得较高的输出电压）。此电路形成 一个良好的滤波电路，故输出电压UCX为良 一个良好的滤波电路，故输出电压UCX为良 好的正弦波。当试品击穿，失去谐振，高、 低压电流自动减小，不会扩大被试品的故 障点。
4 变频串联谐振交流耐压技术的原理
变频串联谐振的等效性经国内外研究已经得 到了普遍的认可，并得到了广泛的推广应用。变 频串联谐振耐压试验方法是通过改变试验系统的 试验频率（范围30-300Hz），使回路处于谐振状 试验频率（范围30-300Hz），使回路处于谐振状 态，这样试验回路中试品上的大部分容性电流与 电抗器上的感性电流相抵消，电源供给的能量仅 为回路中消耗的有功功率，为试品容量的1/Q（ 为回路中消耗的有功功率，为试品容量的1/Q（Q 为系统的电压谐振倍数），因此试验电源的容量 大为降低，重量大大减轻。
0.24
0.26
0.28
0.31
0.34
0.37
0.42
12/20 kV
0.17
0.19
0.22
0.24
0.26
0.28
0.31
0.34
0.37
0.42
21/35 kV
0.12
0.13
0.14
0.15
0.16
0.18
0.19
0.21
0.23
26/35 kV
0.11
0.12
0.13
0.14
0.15
0.16
2 直流耐压试验的问题
由于电缆线路的电容很大，若采用工频电压试 验，必须有大容量的工频试验变压器，现场试验 很难实现，所以传统的耐压试验方法采用直流耐 压试验。因为电缆的直流绝缘电阻很大（一般在 10GΩ以上），所以在做直流耐压试验时充电电流 10GΩ以上），所以在做直流耐压试验时充电电流 极小，具有试验设备容量小、重量轻、可移动性 好等优点。但直流耐压试验方法对于XLPE交联电 好等优点。但直流耐压试验方法对于XLPE交联电 缆，无论从理论还是实践上却存在着很多缺点。 主要体现在：
（3）直流耐压试验时，会有电子注入到聚合 物介质内部，形成空间电荷，使该处的电场强度 降低，从而难于发生击穿。由于振荡电压极性迅 速改变为异极性，使该处电场强度显著增大，可 能损坏绝缘，造成多点击穿，损坏电缆。直流耐 压试验时所形成的空间电荷可导致电缆投运时发 生击穿或沿面滑闪。 （4）交联电缆的一个致命弱点是绝缘内易产 生水树枝，一旦产生水树枝，在直流电压下会迅 速转变为电树枝，并形成放电，加速了绝缘劣化， 以致于运行后在工频电压作用下形成击穿。而单 纯的水树枝在交流工作电压下还能保持相当的耐 压值，并能保持一段时间。
0.22
0.24
0.26
0.28
0.31
0.34
0.37
0.42
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0.17
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0.24
0.27
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21/35 kV
0.12
0.13
0.14
0.15
0.16
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