高壓交聯(lián)電纜串聯(lián)諧振試驗(yàn)過程優(yōu)化

文/陳磊

高壓交聯(lián)電纜串聯(lián)諧振試驗(yàn)過程優(yōu)化

文/陳磊

隨著城市電網(wǎng)工程建設(shè)中高壓交聯(lián)電纜應(yīng)用越來越廣。高壓交聯(lián)電纜常采用串聯(lián)諧振的方式進(jìn)行耐壓測(cè)試。本文將試驗(yàn)為三個(gè)環(huán)節(jié)，并著重對(duì)試驗(yàn)流程優(yōu)化研究，實(shí)踐表明：采用新流程能有效縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，節(jié)省實(shí)試驗(yàn)成本。

交聯(lián)電纜 串聯(lián)諧振 過程優(yōu)化

目前在國(guó)際和國(guó)內(nèi)已開始大量使用XLPE交聯(lián)聚乙烯電力電纜。以往采用直流耐壓試驗(yàn)會(huì)引起絕緣的嚴(yán)重?fù)p傷。目前多采用串聯(lián)諧振交流耐壓設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)。本文將試驗(yàn)為三個(gè)環(huán)節(jié)，并著重對(duì)試驗(yàn)流程優(yōu)化研究。

1 串聯(lián)諧振試驗(yàn)優(yōu)化的關(guān)鍵點(diǎn)分析

高壓交聯(lián)電纜串聯(lián)諧振試驗(yàn)的主要分為試驗(yàn)前的安裝設(shè)備調(diào)試及測(cè)試出諧振點(diǎn)位以及實(shí)際測(cè)試三個(gè)環(huán)節(jié)。在第一環(huán)節(jié)中所需要進(jìn)行的相關(guān)操作最復(fù)雜，占時(shí)最長(zhǎng)，能夠優(yōu)化的也最多。因此選取第一環(huán)節(jié)作為主要優(yōu)化環(huán)節(jié)。

1.1 接線布置不當(dāng)

（1）地線布置不當(dāng)。控制箱、分壓器等設(shè)備的接地端經(jīng)常隨意延長(zhǎng)；接線不集中且相互交叉，電抗器經(jīng)常放置在地線組及分壓器接線之間，且距離較近；

（2）設(shè)備接線布置不當(dāng)。各設(shè)備位置不合理，如勵(lì)磁變壓器未放置在電抗器與控制箱之間；未對(duì)高壓引線的線路進(jìn)行固定。

1.2 設(shè)備調(diào)試過程復(fù)雜、出錯(cuò)率高

進(jìn)行串聯(lián)諧振實(shí)驗(yàn)的先行條件是對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，使其達(dá)到實(shí)驗(yàn)需要的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)狀態(tài)。在實(shí)驗(yàn)中需要設(shè)置輸入電流、電壓、電抗器電流等參數(shù)，其中任何參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，就可能無法尋找出正確諧振點(diǎn)位。同時(shí)，為了獲得良好的測(cè)試效果，需要結(jié)合被測(cè)電纜的具體規(guī)格參數(shù)，對(duì)接線形式及各配合設(shè)備配置進(jìn)行計(jì)算，確定出最佳的接線形式方案及配置。高壓交聯(lián)電纜串聯(lián)諧振實(shí)驗(yàn)的理論計(jì)算過程較為復(fù)雜，基本采用人工計(jì)算的方式進(jìn)行，導(dǎo)致出錯(cuò)率較高。

根據(jù)以上分析，可以將第一環(huán)節(jié)中的時(shí)間拖延歸結(jié)為未能提前接線布置及設(shè)備配置計(jì)算不準(zhǔn)確兩方面因素。

2 基于Excel計(jì)算模型的流程優(yōu)化

2.1 串聯(lián)諧振實(shí)驗(yàn)流程改進(jìn)

采用單一的并行工程并不能獲得減少串聯(lián)諧振試驗(yàn)周期的最優(yōu)化效果，必須從整體試驗(yàn)流程入手。主要實(shí)施方案：

早年在兵團(tuán)看外國(guó)小說，印象最深的就是“植物花草”的描寫。比如托爾斯泰筆下的老樹，契訶夫筆下的弱花，生于鄉(xiāng)村的莎士比亞能寫出“食草愛驢”的神來花事。《紅樓夢(mèng)》中則擺出花草植物的藥用百科，而魯迅說過的一句話多年來印象深刻，大意是：鄙夷枝葉者，決計(jì)得不到花果，用意似也在看重微觀、強(qiáng)調(diào)細(xì)節(jié)。

（1）在試驗(yàn)開始前，完成測(cè)試設(shè)備的運(yùn)輸安裝工作。對(duì)各個(gè)過程中的施工人員進(jìn)行明確的崗位劃分。在實(shí)驗(yàn)開始前進(jìn)行周密的任務(wù)規(guī)劃，并未安裝準(zhǔn)備工作留有充分的緩沖時(shí)間。

（2）對(duì)各個(gè)工序次序進(jìn)行科學(xué)合理的安排，并且對(duì)接線位置及設(shè)備進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃。為后續(xù)流程的進(jìn)行提供較多的時(shí)間保障。

2.2 Excel模型的建立

利用Excel表格定義相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算公式，在表格中輸入相應(yīng)的電纜長(zhǎng)度、截面積及設(shè)備運(yùn)行初始參數(shù)變能夠得到試驗(yàn)所需的配置方案。采用這種方法，不僅能夠減少計(jì)算時(shí)間，還能夠增加計(jì)算的準(zhǔn)確性，提高設(shè)備調(diào)試成功率。

2.2.1 在Excel中繪制電抗器連接方式

串聯(lián)諧振實(shí)驗(yàn)中電抗器連接方式有5種，具體如下：

（1）兩臺(tái)電抗器并聯(lián)，在測(cè)試電流超過電抗器額定電流的條件下使用。

（2）1臺(tái)電抗器直接接線，用于常規(guī)的串聯(lián)諧振實(shí)驗(yàn)。

（3）2臺(tái)電抗器串聯(lián)，在測(cè)試電流超過電抗器額定電流的條件下使用。

（4）用1臺(tái)電抗器作為電阻補(bǔ)償接線。

（5）用1臺(tái)電抗器作為電容補(bǔ)償接線。依據(jù)上述連接方式，分別在Excel中繪制電抗器連接線圖。

2.2.2 定義實(shí)驗(yàn)用計(jì)算公式

串聯(lián)諧振過程中采用的基本公式如下：

（1）根據(jù)電纜標(biāo)準(zhǔn)值，計(jì)算電容。

其中：C——電容值；C1——單位面積內(nèi)電容值；L——電纜長(zhǎng)度

（2）根據(jù)電抗器電容及電感計(jì)算實(shí)驗(yàn)頻率。

其中：f——頻率；L——電感

（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)頻率及電壓計(jì)算電流。

其中U1——電壓

（4）根據(jù)電流計(jì)算總功率。

（5）根據(jù)總功率、電壓及品質(zhì)系數(shù)計(jì)算電流。

其中U2——輸入電壓 Q——品質(zhì)系數(shù)

（6）根據(jù)功率及品質(zhì)系數(shù)計(jì)算勵(lì)磁變壓器電容。

（7）計(jì)算勵(lì)磁變壓器占空比。

其中T——為勵(lì)磁變壓器電壓比

（8）計(jì)算勵(lì)磁變壓器電壓。

（9）計(jì)算勵(lì)磁變壓器電流。

根據(jù)以上計(jì)算公式在Excel中定義相關(guān)函數(shù)，這樣就可以快速獲得串聯(lián)諧振實(shí)驗(yàn)的配置參數(shù)。為了對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，可在Excel中對(duì)重點(diǎn)參數(shù)項(xiàng)標(biāo)紅，保證參數(shù)不會(huì)因人為因素而變化。

2.2.3 操作應(yīng)用

本文選取35Kv電纜進(jìn)行測(cè)試，電纜長(zhǎng)度為500m，電纜橫截面積為3*240mm2。在Excel中的具體操作流程如下：

（1）輸入實(shí)驗(yàn)設(shè)備的已有參數(shù)：電抗器電感7H，電源電壓380V，勵(lì)磁變電壓比3.4，品質(zhì)系數(shù)60。

（2）電纜標(biāo)準(zhǔn)截面積單位電容值為0.44μF/m，電纜長(zhǎng)度500m，電纜截面積為3*240mm2，在Excel中計(jì)算出電纜電容值220μF。

（3）輸入電源電壓35kV，在Excel表格中可得到頻率為15.3Hz，實(shí)驗(yàn)電流2.30A，輸入電流40.5A，占空比67.4%，勵(lì)磁電流為58.2A。上述參數(shù)滿足設(shè)備要求后，用1臺(tái)電抗器便能夠完成高壓交聯(lián)電纜串聯(lián)諧振試驗(yàn)。

3 優(yōu)化效果

依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果顯示，通過基于Excel計(jì)算模型的流程優(yōu)化能夠在較短時(shí)間內(nèi)調(diào)試出最佳的實(shí)驗(yàn)參數(shù)及接線方案，并能夠及時(shí)尋找出諧振試驗(yàn)點(diǎn)。只要接線方式較為科學(xué)合理，在試驗(yàn)過程成未產(chǎn)漏磁干擾以及電容不穩(wěn)等現(xiàn)象，充分保證試驗(yàn)過程的穩(wěn)定性及可靠性，就能有效縮短試驗(yàn)周期。

4 總結(jié)

高壓交聯(lián)電纜串聯(lián)諧振試驗(yàn)是一項(xiàng)流程較為發(fā)雜的試驗(yàn)，在試驗(yàn)過程中必須充分保證接線方式布置的合理性，并減少因計(jì)算導(dǎo)致的重復(fù)性設(shè)備調(diào)試問題。對(duì)試驗(yàn)流程中出現(xiàn)的嚴(yán)重問題需要進(jìn)行具體拆分再通過創(chuàng)新方案進(jìn)行解決。

參考論文

[1]徐偉,殷凌鋒,葉颋.高壓交聯(lián)電纜串聯(lián)諧振試驗(yàn)作業(yè)流程的精益化管理[J].電世界,2014(11)：26-29.

[2]葉頲,溫德康,周婕,周詠晨.提高高壓交聯(lián)電纜線路試驗(yàn)有效性的措施[J].電力與能源,2014(05)：654-656.

作者單位 國(guó)家新聞出版廣電總局東南廣播電視維護(hù)中心福建省福州市 350007