电力电缆耐压试验

基础计算及技术方案

一. 试验电压值选用

根据有关省份对电力电缆试验经验及国际IEC电工委员会推荐，系统运

行电压UN作为试验电压，所以我们确定用运行电压UN=110kV作为没相对地试验电压，故试验电压UN=110kV。 二. 被试电缆技术参数（由用户提供）

电压等级为110kV，线路长度3km，截面积400 m㎡，电缆每公里电容量为0.156uF。

被试电缆电容量Cx=0.156×3=0.468μF

三. 计算被试品在工频50Hz电源试验容量

U试=UN=110Kv

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容抗 Xc= = =6.80kΩ

2πfc 2×3.14×50×0.468×10ˉ6

试验电流I试=U试/Xc=110kV/6.8 kΩ=16.2A

试验电源容量P试=U试×I试=110kV×16.2A=1782Kva 四. 试验方案确定

如果让系统工作于工频50Hz状态下，采用调感式串联谐振试验设备，其电抗器容量必须达到1782kVA。如直接用工频耐压试验装置，其电源容量达到1782kVA。前者电抗器容量大，体积大，重量重，后者对试验电源容量提出较高要求，为了减小试验电源容量，减小电抗器体积及重量，我们采用调频串联谐振成套试验系统，根据IEC电工委员会推荐之频率范围（20Hz-300Hz）也就是说在该频率范围内，在相同的试验电压下，对电缆耐压试验其结果是等效的。通过下面计算，可以看到调频电源带来的好处，根据被试品的基础技术参数，我们把谐振频率设计于25Hz，计算过程如下： 1 1

Xc2H= = =13.6 kΩ

2πfc 2×π×25×0.468×10ˉ6

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I试（25Hz）=U试/Xc（25Hz）=110kV/13.6 kΩ=8.1A

试验容量 P25Hz=110kVA×8.1A=891Kva

通过降低试验电源频率，可大大降低试验电源容量及谐振电抗起重量和体积。 五. 电抗器技术参数确定

根据电工学原理，串联谐振时，电容上电压等于电抗器电压，所以我们可得到下面计算。

参数：XL=XC=13.6 kΩ

UL=UX=U试=110kV（谐振状态） IL=IC=8.1A（串联支路电流相等）

XL 13.6×10-3

电抗量L= = =86.6（H） 2πf 2×3.14×25 电抗器技术参数确定如下：

电压等级为110kV 电流为10A 电感量L=80H 铁芯容量为900kVA设计 六. 励磁变压器

励磁变压器容量，同串联谐振回路品质因素Q有关（Q=XL/R=XL/R）R是串联谐振回路总的直流电阻之值。根据经验Q值一般可取50倍。 励磁变压器容量P=P试/Q=900/50=18kVA 输出电压 U=U试/Q=110kV/50=2.2kV 励磁变压器技术参数：

额定输出容量：20kVA 额定输出电压：2200V 输出电流：10A 输入电压与变频器匹配 七.变频器参数确定

根据上述设计计算，对变频器提出如下技术要求： 额定功率 PN=25kW 输出电压 0-500伏可调 频率范围 20Hz-300Hz

输入电压 380V（50Hz）三相四线

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输出波形 方波/正弦波可选

（如变频其输出为方波，谐振时试品上电压波形也为正弦波） 八.变频串联谐振系统试验原理图

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1 L 变频器 2 ET RF VF 4 Cx 5 380V VF 控制器 6

1.变频器主体 2.励磁变压器 3.电抗器 4.被试品（调试电容器） 5.分压器及千伏表 6.变频器控制器

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