变频器电缆范文

变频器电缆范文（精选5篇）

变频器电缆 第1篇

1 故障现象及现场检查

变频器PowerFlxe40显示面板显示F13代码, 查阅PowerFlxe40用户手册, F13故障类型为接地故障, 可能是变频器输出电缆接地或者电机绕组接地。电厂专业人员通过对电缆及电机的对地绝缘测试, 发现绝缘值均合格。

2 故障原因分析

变频器输出端到电机之间的电缆和地之间存在分布电容, 如图1所示。

所谓分布电容, 就是指由非电容形态形成的一种分布参数。一般是指在印制板或其他形态的电路形式, 在线与线之间、印制板的上下层之间形成的电容。其实不只是电容器才有电容, 实际上任何两个绝缘导体之间都存在电容, 例如导线之间, 导线与大地之间, 都是被绝缘层和空气介质隔开的, 所以都存在着电容。分布电容是一种分布参数, 其数值不仅随电缆的生产厂商不同而存在差异, 而且会因为电缆的敷设方式、工作状态和外界环境因素而不同, 因此在设计时需要综合考虑。

通常情况下, 这个电容值很小 (一般在15~30 nf/100 m左右) , 电缆长度较短时, 它的实际影响可以忽略不计, 如果电缆很长或传输信号频率很高时, 就必须考虑分布电容的作用。

由此可见, 漏电流Ic和电缆对地的分布电容c成正比, 电缆越长, 分布电容c越大, 从而漏电流Ic也会增大, 当漏电流Ic达到一定数值后, 变频器就会报接地故障而跳闸, 影响电机的正常运行。

另外, 电缆的电阻, 电缆长度越长, 电阻越大, 在电流保持不变的情况下, 电缆的电压降就会增大, 从而加到电动机的电压变小, 启动过程中频率又很低, 可能导致电动机无法正常启动或者低速运转发热严重而烧坏。

3 解决办法

3.1加装变频器输出电抗器

通用变频器的输出电压中含有除基波以外的其他谐波。较低次谐波通常对电机负载影响较大, 引起转矩脉动, 而较高的谐波又使变频器输出电缆的漏电流增加, 使电机出力不足, 故变频器输出的高低次谐波都必须抑制。在变频器输出侧加装交流输出电抗器可以优化变频器输出的交流电波形, 抑制谐波电流, 防止变频器出线侧的对地电容而导致的对地漏电流, 延长变频器到电机侧的电缆长度。

当变频器输出到电机的电缆长度大于产品规定值时, 应加输出电抗器来补偿电机长电缆运行时的耦合电容的充放电影响, 避免变频器过流。输出电抗器有两种类型, 一种输出电抗器是铁芯式电抗器, 当变频器的载波频率小于3 kHz时采用。另一种输出电抗器是铁氧体式, 当变频器的载波频率小于6 kHz时采用。

变频器输出电抗器的选型主要要考虑以下几个方面。

(1) 额定交流电流的选择。

额定交流电流是从发热方面设计电抗器的长期工作电流, 同时应该考虑足够的高次谐波分量。即输出电抗器实际流过的电流是变频器电机负载的输出电流。

(2) 阻抗电压降。

阻抗电压降是指在某个频率时, 对应实际额定电流时电抗器线圈两端的实际电压降。通常选择阻抗电压降在1%~4%左右。

(3) 电感量的选择。

电抗器的额定电感量也是一个重要的参数, 若电感量选择不合适, 会直接影响额定电流下的电压降的变化, 从而引起故障。而电感量的大小取决于电抗器铁芯的截面积和线圈的匝数与气隙的调整。输出电抗器电感量的选择主要是根据在额定频率范围内的电缆长度来确定, 然后再根据电动机的实际额定电流来选择相应电感量要求下的铁芯截面积和导线截面积, 才能确定实际电压降。

我厂工业废水系统所用的PowerFlex40变频器的输出侧均未加装输出电抗器, 可以考虑加装输出电抗器的方式来解决电缆长度太长所带来的问题。

关于输出电抗器的选型, 可以参阅PowerFlex40用户手册。该手册附录部分给出了可以选择Bulletin1321-3R系列, 产品目录号为1321-3R2-B的线路电抗器。

4 结论

变频器作为一种能源转换的节能设备, 在工业生产、交通运输和日常生活中的应用越来越广泛。但由于现场环境的限制, 变频器有时会安装在离电动机较远的地方, 变频器输出到电动机的电缆越长, 电缆的分布电容的影响就越大, 从而导致变频器经常报故障, 尤其是对于容量较小的变频器, 更是如此。在实际应用中, 有的变频器会标配输出电抗器, 有的则不会, 这时就需要使用单位参照变频器使用手册, 结合现场实际情况, 自行购买并安装合适的输出电抗器, 来解决电缆长度太长所带来的各种问题。

参考文献

[1]李方园.变频器应用与维护[M].中国电力出版社, 2009.

[2]王占奎.交流电机变频调速的应用[J].电工技术杂志, 2004.

变频器电缆 第2篇

1 桥吊吊具电气控制方式选择

吊具电气控制方式选择为桥吊吊具电控系统设计定下基调。根据吊具的特点及需求，有3种不同的电气控制方式可供选择，其优缺点比较见表1。

由表1可见，采用执行器一传感器一接口通信控制方式在施工难度、调试周期、成本控制、维护等方面具有明显优势，因此，选择执行器.传感器.接口通信系统作为吊具电气控制方式。

2 桥吊吊具电缆全变频闭环控制系统控制过程

桥吊吊具电缆控制系统由1台变频电机驱动，电机上装有增量型编码器，通过处理编码器反馈信号不断调整变频电机的转速，实现对变频电机的闭环控制。为避免变频电机出现过冷或过热现象，在变频电机内安装温控元件，将反馈信号给可编程逻辑控制器，用来监控变频电机的温度；同时，变频电机上还安装有风扇和加热器，用来防止变频电机结露，并给变频电机散热。

吊具电缆控制系统需要在齿轮减速箱上安装1台制动器，用于实现整个控制系统的制动。该制动器采用常闭式制动方式，在通电时打开，断电时抱闸；另外，由可编程逻辑控制器检测制动器的抱闸松紧限位，以判断制动器的开闭状态。

司机室联动台是司机控制桥吊动作的操作平台，吊具系统的各种手动操作按钮均位于联动台。吊具电缆控制系统的手动操作主要有手动选中、手动收缆和手动放缆。

在收放吊具电缆时，要防止卷取装置在放空电缆和电缆满盘的情况下继续回收，同时要防止电缆拉力过大而损坏电缆，因此，需要调制电缆空盘限位、电缆满盘限位和电缆过紧限位。在吊具电缆全变频闭环控制系统设计中，当卷盘上电缆剩余圈数为3圈时，吊具处于最低位（即电缆空盘限位处）；当电缆还可以绕1圈时，吊具处于最高位（即电缆满盘限位处）；当电缆张力过大，超出电缆许用拉力时，电缆过紧限位动作，设备停止。此外，滑环箱内装有1个加热器，用来防止滑环箱结露，该加热器不断电。

3 桥吊吊具电缆全变频闭环控制系统总体方案

桥吊吊具电缆全变频闭环控制系统框架如图1所示。可编程逻辑控制器接收主控系统可编程逻辑控制器的运行指令及运行状态，并据此得到主起升的运行速度及状态，从而控制变频器输出电压频率，实现对变频电机的调速，使吊具电缆与主起升保持一致；当电机停止或限位信号指示机构发生故障时，可编程逻辑控制器控制制动器进行减速制动或紧急制动，并发出相应指示灯信号或报警信号。

根据吊具电缆全变频闭环控制系统的要求和控制系统框架，得出吊具电缆全变频闭环控制系统控制原理如图2所示。

3.1 设计说明

根据桥吊已有吊具电缆系统的运行速度，将已有的“磁滞+变频驱动”方式改造为全变频闭环驱动，改造后的吊具电缆卷盘控制采用“速度+力矩限制”方式。

3.2 吊具使用场合及环境

吊具卷筒安裝在起重机上，随起重机一起工作在海洋性气候环境中，环境温度-10～45℃，湿度100%，工作风速25m/s，非工作风速55m/s。

3.3 吊具基本信息和主参数

（1）数量：每台起重机1套吊具系统。

（2）最大悬挂长度共计62m，其中，轨上42m，轨下20m，悬挂高度（当吊具处于最高位时上架缓冲器至卷筒中心的高度）0～4m。

（3）当吊具处于最高位时，卷筒上的电缆还可绕1圈。

（4）当吊具处于最低位时，卷筒上电缆的剩余圈数为3圈。

（5）起升速度参数见表2。

（6）驱动方式：改造前为“磁滞+变频驱动”方式；改造后为全变频闭环驱动方式。

（7）卷筒方式：单排多层缠绕卷盘。

（8）安装方式：户外安装。

4 桥吊吊具电缆全变频闭环控制系统机械部分设计

4.1 增加电机安装座

不同电机的安装座尺寸有差异，故需要根据选用的电机重新设计其安装座，以保证电机的正确安装和使用。

4.2 增加安装制动器

根据吊具电缆全变频闭环控制系统机电一体化的需要，在原系统中加装1个制动器，以确保系统制动能力和断电时系统的安全性。制动器安装在原系统中电机的安装位置，根据选用的制动器尺寸设计的安装座如图3所示。

4.3 检修减速箱

检修原减速箱，对不能使用或不能满足使用要求的齿轮、轴承进行更换或重新选型。

4.4 增加过紧限位装置

根据改进的吊具电缆控制系统的需要，在原有吊具缓冲器上加装过紧限位装置，避免电缆因张力过大而产生故障。

5 桥吊吊具可编辑逻辑控制器系统硬件设计

桥吊吊具可编程逻辑控制器系统硬件设计是吊具电缆控制系统至关重要的环节之一，关系着可编程逻辑控制器系统运行的可靠性、安全性和稳定性。可编程逻辑控制器系统供电电源一般是电压为5～240v的交流电源，适应电源范围较宽，一般加装抗干扰的电源滤波器、隔离变压器等电源净化元件。根据生产工艺要求，可编程逻辑控制器系统的输出电路设计一般采用适应于高频动作、响应时间短的晶体管输出各种指示灯、变频器的启动和停止信号。抗干扰设计是可编程逻辑控制器系统设计时必须考虑的问题，一般采用隔离、屏蔽、布线等抗干扰方式。

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5.1 控制系统的输入和输出信号

可编程逻辑控制器是吊具电缆控制系统的核心，控制系统输入和输出点是可编程逻辑控制器选型的重要参考，即根据被控对象的复杂程度及生产工艺的要求进行输入和输出点数的统计，列出清单，以备使用，并对内存容量进行估计，确定留有适当的软硬件资源余量而又不浪费资源的机型。输入信号包括主控可编程逻辑控制器的各种通信信号、编码器和热继电器的反馈信号、制动器的状态信号、各种限位信号等。输出信号包括反馈给主控可编程逻辑控制器的各种通信信号、吊具屏显示的各种报警信号、各接触器的动作信号、变频器的动作信号等。吊具电缆控制系统输入和输出点统计分别见表3和表4。

5.2 可编程逻辑控制器选型

可编程逻辑控制器系统是为了取代老式的继电器控制系统而专门设计的综合型控制系统，一般分为软件系统和硬件系统。可编程逻辑控制器系统构成框架如图4所示，该系统具有与工业设备相连接的接口和更满足控制要求的编程语言。该系统的主要功能是：将预先编制的指令存储起来，然后，根据指令进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数等，并通过模拟或数字输入和输出实现对机械动作或生产过程的控制。

目前，可编程逻辑控制器产品种类繁多，各类型间有一定差异，甚至有的差异十分大，只有选择合适的可编程逻辑控制器，才能使整个吊具电缆控制系统更加可靠。可编程逻辑控制器选型基本规则为：能满足使用要求（依据吊具电缆控制系统输入和输出点的数量），满足系统运行的可靠性要求，维护简单、方便，性价比高。

考虑到客户使用系统的习惯性以及整个系统的可靠性、兼容性和维护的方便性，对原系统使用的西门子可编程逻辑控制器系统进行改造；同时，根据输人和输出信号数量及具体的使用要求，选用型号为西门子CPU315-2DP（见图5）的中央处理器，整机系统采用PROFIBUS-DP协议控制，信息监控系统采用TP170A人机界面。该可编程逻辑控制器含有PROFIBUS主从接口：主站掌握数据流的控制权，可以在没有外部请求的情况下主动发送指令或读取从站信息；从站连接变频器等简单设备。西门子驱动控制系统SINAMICS S210集V/F控制、矢量控制及伺服控制于一体，其不仅能控制普通的三相异步电机，还能控制同步电机、扭矩电机及直线电机，集成驱动控制图表，用编程语言实现逻辑、运算及简单工艺等功能。人机界面能显示系统运行中出现的故障及系统运行状态，检修人员可通过查看人机界面显示的故障信息来排除故障。安装在电气柜中的可编程逻辑控制器如图6所示。

5.3 吊具电缆的选择

桥吊吊具电缆的使用环境比较恶劣，通常安装在户外，承受海风、雨水等的侵蚀，因此，其必须具有一定耐高低温和酸碱、抗老化等特性；作业时要求不断进行卷盘动作，并且不能造成电缆扭曲或断芯，因此，其必须具有一定耐磨、耐弯曲、耐扭转等特性；此外，吊具電缆还须承受较大的拉力，有一定的抗电磁干扰能力等。总之，吊具电缆的性能要求高，价格昂贵，一般较多使用国外进口产品。

根据改造的要求，最后选定的吊具电缆规格如下：（1）电缆型号Prysiman Cordaflex，电压等级0.6～1.0kV，标称截面积110mm²；（2）电缆最大直径37.1mm；（3）电缆质量2.28kg/m；（4）电缆最大允许拉力5100N；（5）电缆最小允许弯曲半径65mm。

5.4 变频电机的选型

吊具电缆卷盘卷绕力矩的大小是由电缆重力、集电环输电箱滑环与碳刷的摩擦力、电缆弯曲阻力、电缆卷盘转动的阻力等所产生的合力矩所确定的。此卷绕力矩很难精准计算，但变频电机的选型可以根据原来电机的功率来确定：原电机的功率为5.5kW（2台），因此，选定电机的功率为11kW。根据变频电机的功率和桥吊的使用情况，最终选定的变频电机规格如下：（1）电机品牌为上海ABB的变频调速电机QABP160M4；（2）数量1台；（3）防护等级IP55；（4）绝缘等级F级；（5）温升等级B级；（6）电机工作制s1（即1rain过载160%）；（7）电机冷却方式IC411（自带风扇冷却）；（8）增量型编码器配置瑞典莱纳林德编码器；（9）产品型号XHI 803 86-120-HTL/1024，电机内置；（10）标配加热器和测温元件，规格为220V单箱交流电源，50W常闭开关量信号；（11）接线盒进线方式为软管2根；（12）主要技术参数如下，380V交流电源，频率50Hz，功率11kW，电流强度23.2A，扭矩70Nm，转速1460r/min。选定安装的变频电机如图7所示。

（编辑：曹莉琼 收稿日期：2016-10-19]

煤矿变频设备连接电缆探讨 第3篇

1 变频调速过程中电压与电流变化的分析

在变频调速系统中, 如果调节电源频率或系统电路的参数 (如调节电感L, 电容C) 使电路两端的电压与其中的电流同相, 这时电路中就会发生串联谐振现象[1]。串联谐振发生时, 会带来较大的瞬间电流和高电压。

(1) 谐振发生时, 瞬时电压超出额定电压。此时, XL=XC。其中, XL为感抗;XC为容抗。

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当 XL=XC>R时, 系统中的感抗电压UL与容抗电压UC都高于正常工作电压, 这时可能会引起电缆线芯绝缘的击穿, 而且电缆越长, 谐振电压也越高, 电缆绝缘被击穿的几率也越大。

(2) 谐振发生时, 产生瞬间大电流。电路的阻抗模undefined, 谐振发生时, 阻抗模值最小, 因此, 在电源电压U不变的情况下, 电路中的电流将在谐振时达到最大值。

经过分析可以看到, 由于系统频率的变化, 会造成脉冲电压突然增大, 这样会引起电缆线芯绝缘的击穿;同时生成瞬时大电流, 届时零线芯会承受比主线芯更大的电流, 产生较强的电磁波, 对周围邻近地区的通信工具或调幅接收器将产生严重的干扰, 会对井下安全生产带来严重威胁, 也是《煤矿安全规程》[2]所不允许的。

2 MYPTJ型煤矿用移动橡套软电缆

2.1 电缆结构

目前煤矿井下变频调速系统普遍采用《煤矿用阻燃电缆》 (MT818—1999) 中的煤矿用移动金属屏蔽监视型软电缆, 即普通三相电缆, 型号为MYPTJ[3], 其结构为3根主线芯和每根主线芯上缠绕附着的零线 (图1) 。

2.2 特点

MYPTJ型煤矿用移动橡套软电缆具有良好的抗静电干扰和抗电磁波干扰性能, 但是使用这种电缆的系统会在达到一定频率后使主线芯和零线产生干扰和谐振电压不平衡, 并产生较高的脉冲电压, 不仅给煤矿井下运输及敷设电缆造成困难, 而且增加电缆的制造难度, 浪费原材料。这就会对电缆的绝缘强度提出更高的要求, 需要增加电缆线芯的绝缘厚度和选用介电常数小的绝缘材料来提高电缆绝缘的耐压水平, 防止电缆绝缘被击穿, 而新的MVFPT型对称结构变频器电缆则可满足上述要求。

3 MVFPT型对称结构变频器电缆

3.1 电缆结构及材质

MVFPT型对称结构变频器电缆主线芯与零线芯位置采取对称结构设计, 并增加电缆主线芯金属屏蔽与成缆后金属屏蔽, 其结构如图2所示。

(1) 导体。MVFPT型电缆导体采用镀锡软铜线, 表面应光洁, 无油污, 无尖端凸起等缺陷, 应符合MT818.1—1999标准中的规定。

(2) 绝缘层。该电缆动力线芯绝缘采用乙丙橡胶为基料的绝缘胶料, 其性能应符合GB 7594.8中XJ-30A型的规定, 但抗张强度应不小于6.5 MPa。这种电缆的绝缘厚度与20 ℃时的绝缘电阻参照MT818.7—1999标准中的规定, 以保证成品电缆有足够的电绝缘强度。

(3) 绝缘屏蔽层。该电缆绝缘屏蔽采用半导电挤包或半导电带包层。屏蔽的过渡电阻值应不大于3 kΩ。缆芯外应编织一层镀锡铜丝的金属屏蔽, 编织密度应不低于80%。

(4) 外护套。根据电缆的使用环境和条件, 外护套采用氯丁橡胶或氯化聚乙烯为基料的护套胶料, 其性能应符合 GB 7594.7中XH-03A型规定。

3.2 特点

(1) 有较好的抗压、防爆、过载安全性能。主线芯与零线芯的位置采用了对称结构, 由于导线的互换效应及其对称平衡, 可将系统频率变化产生的谐振干扰减小到最低水平, 此时电缆主线芯采用一般的电绝缘强度即可。这样就提高了电缆的抗压、防爆、过载安全性能。

(2) 有较好的抗干扰性能。主线芯与零线芯位置的对称结构以及增加电缆主线芯金属屏蔽与成缆后金属屏蔽, 可大大提高三相交流电的平衡性, 降低三相负载相互产生的电磁干扰。

(3) 有利于改善供电品质。3根零线的结构提供了方便灵活的接地方式, 具有较低而且均匀的正 (逆) 序和零序阻抗[4], 可以确保系统由于频率变化生成瞬时大电流并产生较强的电磁波时, 电磁波信号不干扰电缆附近地区的其他通信信号, 并提高了电缆自身的抗干扰能力, 能有效阻止外界电磁波信号对系统的干扰。同时, 该结构可以实现内屏蔽和外屏蔽电场的统一性, 延长了电压倍增时电机与传动器之间的转换时间。

4 结语

煤矿用变频器电缆是一种新的系列产品, 它适于在煤矿变频器控制系统中用作供电电缆或电器连接。国内部分电缆厂家按照新结构生产的MVFPT型对称结构变频器电缆已在井下工程中得到应用, 并取得了良好的效果。

该系列产品有效地解决了变频调速系统的脉冲电压与电磁波的干扰, 在井下变频系统的使用中是必不可少的, 同时能有效降低安全生产事故, 减少由于电缆故障引起的井下停产。

摘要：分析了变频调速过程中串联谐振发生时电流电压的变化, 对当前煤矿常用变频器电缆进行了探讨。重点介绍了MVFPT型对称结构变频器电缆的结构、材质及优越性能。MVFPT型对称结构变频器电缆主线芯与零线芯位置采取对称结构设计, 并增加电缆主线芯金属屏蔽与成缆后金属屏蔽。这种结构和设计有较好的抗压、防爆、过载安全性能以及抗干扰性能。

关键词：煤矿,变频器电缆,移动金属屏蔽监视型软电缆,橡套软电缆

参考文献

[1]国家煤炭工业局.MT818—1999, 煤矿用阻燃电缆[S].北京:煤炭工业出版社, 1999.

[2]秦曾煌.电工技术 (第5版) [M].北京:高等教育出版社, 1999.

[3]《煤矿安全规程》专家解读编委会.《煤矿安全规程》专家解读 (第1版) [M].徐州:中国矿业大学出版社, 2006.

变频器电缆 第4篇

高压电气设备运行的可靠性和安全性要求非常高, 任何的隐患和故障都会威胁到整个电力系统的安全。电力设备在制造、运输、安装和运行过程中, 难免会产生如绝缘性能下降等各类缺陷甚至损坏。因此, 定期对高压电力设备进行检测和试验, 是排除潜在隐患、保障电力系统安全稳定运行的重要举措。本文结合国标规范, 重点阐述变频串联谐振装置在高压电缆试验中的应用。

1 高压电气试验简介

1.1 高压电气试验分类

高压电气试验一般可分为出厂试验、交接试验和预防性试验。出厂试验是确保产品设计制造的质量要求, 正式出厂前需要做的试验, 一般以出厂试验合格报告的形式交给客户。交接试验是在电气设备投运前需要做的试验, 用来排除设备运输和安装时带来的质量隐患和损坏。预防性试验是在电气设备投运后, 按一定周期来检查运行中的设备有无隐患和缺陷等。

1.2 高压电缆试验国标规范

2006年国家建设部发布GB50150-2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》取代GB50150-1991《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》成为最新标准。新标准规定电力电缆试验项目包括:测量绝缘电阻、直流耐压试验及泄露电流测量、交流耐压试验、测量金属屏蔽层电阻和导体电阻比、检查电缆线路两端的相位、充油电缆的绝缘油试验和交叉互联系统试验共七项。橡塑绝缘电力电缆应做交流耐压试验, 当不具备条件时, 额定电压U0/U为18/30KV及以下电缆, 允许用直流耐压试验及泄露电流测量代替交流耐压试验。

2 变频串联谐振装置组成原理

2.1 串联谐振原理

所谓串联谐振, 是指在由电源、电感和电容组成的串联电路内, 当感抗值与容抗值相等时, 电路呈纯阻性状态, 电路中电压与电流同相位的现象。如图1所示。

原理图中参数含义:

电阻R:等效为电感和电容的内阻

电感L感抗:XL=2pf L

当线路发生串联谐振时, 满足XL=XC,

为电抗器的品质因数, 其值一般为几十到几百, 因此, 此时电容上的电压高于电源输入电压倍。变频串联谐振装置正是运用上述原理, 先通过调节变频谐振电源的输出频率达到谐振频率, 使回路处于串联谐振状态, 再在此状态下调节变频谐振电源的输出电压幅值, 使试品获得很高的试验电压满足试验要求。

2.2 变频串联谐振装置硬件组成

基于串联谐振原理, 变频串联谐振装置主要由变频谐振电源、励磁变压器、谐振电抗器和电容分压器等组成。如图2所示。

(1) 变频谐振电源:变频谐振电源基于绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 的正弦脉宽调制 (SPWM) 原理, 通过改变输出方波的占空比来获得等效正弦波电压输出。它由整流器、滤波器、逆变器和控制器四部分组成, 如图3所示。

交流电源先经二极管桥式整流电路后变成脉动直流, 然后经电容滤波后变成平直的直流, 最后通过逆变电路输出电压和频率可调控的交流。其中逆变器是变频谐振电源的核心所在, 控制器正是通过合理控制逆变器来获得不同幅值和频率的输出电压的。变频谐振电源同时集成过流、过压、IGBT保护等多重保护功能, 确保试验人员和设备的安全。

(2) 励磁变压器:励磁变压器是将变频谐振电源的输出电压升压到要求的试验电压, 满足电抗器、试品在一定品质因数下的电压要求。通常励磁变绕组个数与电抗器个数相同, 使用时根据电抗器使用情况而定, 电抗器串联则励磁变绕组也串联, 电抗器并联则励磁变绕组也并联。

(3) 谐振电抗器:谐振电抗器为干式, 满足现场不同情况的需求。实际应用中注意电抗器串联要注意分压、并联注意分流的问题。

(4) 电容分压器:电容分压器是试验电压的取样部件, 它由高压臂和低压臂组成。高低压臂用同种材料做在同一个筒内, 避免精度受温度影响。测量信号从低压臂引出, 作为试验电压的测量和保护信号。

2.3 变频串联谐振装置性能及注意事项

该款变频串联谐振装置性能如下:输入额定电压:220VAC。输出试验电压有效值:0~250k V。输出频率范围:0.1~300Hz。系统测量精度:交流有效值1级、峰值1级。品质因数 (Q值) :20~80。额定负载下允许连续运作时间:15~60分钟可调。具备手动/自动调谐、手动/自动升压和自动试验功能。具有过压、过流、过热、放电保护等多重功能。

实际高压电缆试验中则注意:变频谐振电源外壳在试验中要可靠接地, 以免出现电压反击现象。励磁变压器高压绕组为多绕组时, 若只使用一个绕组, 则其它绕组应避免悬空。谐振电抗器不可置于铁板等金属物品上, 避免产生涡流和放电现象。对电缆的主绝缘做耐压试验或测量绝缘电阻时, 应分别在每一相上进行, 其它相导体、金属套和铠装层一起接地。

3 高压电缆试验的国标规范参数要求

GB50150-2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》中对高压电缆试验参数进行了详细规定:橡塑电缆优先采用20~300Hz交流耐压试验, 其参数见表1。《山东电力集团公司电力设备交接和预防性试验规程》2003版中规定:橡塑绝缘电力电缆主绝缘交流耐压试验参数为表2。

4 结语

变频串联谐振装置集成多种试验模式、界面直观、操作简便、精度高。简化了试验步骤, 提高了效率, 确保了试验过程中人员和设备的安全。

参考文献

[1]李建明, 朱康.高压电气设备试验方法 (第二版) .北京:中国电力出版社, 2004.

[2]陈化钢.电力设备预防性试验技术问答.北京:中国水利水电出版社, 1998.

[3]黄永驹.高压试验.北京:黄河水利出版社, 2012.

变频器电缆 第5篇

关键词：交联电缆,变频谐振,交流耐压试验

0 引言

随着上海城市电网改造速度的加快, 交联聚乙烯 (XLPE) 电力电缆以其合理的结构、工艺及优良的电气性能等优点被广泛使用。电缆线路竣工后, 为验证其电气性能是否达到要求, 必须进行竣工试验, 耐压试验是竣工试验中的重要环节。传统的直流耐压试验存在某些不足, 如不能有效发现交流电压作用下的交联电缆缺陷, 不能模拟交联电缆的运行工况, 可能造成电缆绝缘损伤等。因此, 在交联电缆安装完毕后, 宜对其进行交流耐压试验。本文就结合现场试验实例, 介绍了交联电缆交流耐压试验原理、装置选配和如何计算电气参数。

1 交联电缆直流耐压试验的缺点

理论及试验经验表明, 对于交联聚乙烯电缆采用直流耐压试验是不合适的, 其主要缺陷如下: (1) 直流电压下绝缘电场分布与交流电压下电场分布不同, 往往造成在交流工作电压下有缺陷部位在做直流耐压的现场试验时不会被击穿。 (2) 在交流电压下, 交联电缆绝缘内如果有水树枝, 其发展十分缓慢, 而水树枝在直流电压下会迅速转变为电树枝, 加速绝缘老化, 缩短使用寿命。 (3) 交联电缆在直流电压下有“记忆”效应, 在直流耐压试验中会形成空间电荷, 空间电荷的不断形成会导致电缆在交流工作电压下被击穿。

2 串联谐振原理

在交流R、L、C串联电路里, 改变回路参数或电源频率会发生串联谐振, 此时一个幅值远大于电源电压, 且波形接近于正弦波的电压就会加在电容上。电路中的感抗与试品容抗相等:;回路谐振频率:。

由于电力电缆属于电容性设备, 可以在谐振电路中充当电容, 因此可以通过串联谐振, 在电缆试品上产生较高的试验电压, 对其进行交流耐压试验。对于电缆来说, 试品的电容量C固定, 要使试验回路产生谐振就要改变回路的电感L或频率f, 因此谐振耐压试验分为可调电感型谐振试验和变频谐振试验2种。调感式谐振耐压装置采用铁芯气隙可调节的高压电抗器, 设备笨重, 机械结构复杂。调频式谐振耐压装置采用固定的高压电抗器, 其具有重量轻、移动性好的优点, 适宜现场试验。但如果电容C较大, 试验回路电流较大, 通过电抗器的电流也较大, 此时设备一般难以满足现场试验需要, 因此串联谐振通常仅适用于长度较短、试品电容量不大的电缆线路。当试品电容量大、电压较低时, 可以采用并联谐振加以补偿。当试验变压器的额定电压、额定电流均不能满足试验要求时, 可同时运用串并联谐振。

3 现场试验实例

为配合轨道交通7号线站点的建设, 需对由220 kV长春站连接至220 kV瑞金站的“春瑞2242”电缆进行改接, 改接后对电缆进行现场交流耐压试验。

3.1 220 kV交联聚乙烯电缆主要参数

电缆型号:YJLW03—127/220 kV, 1×630 mm2;额定电压:220 kV;电缆截面:630 mm2;电缆长度:6.3 km;标称电容:0.138μF/km。

3.2 谐振方式的选择

根据上述电缆的主要参数, 可以看出试验电压较高, 试验电缆长度较长。如仅采用串联谐振, 试验设备尤其是电抗器将难以满足试验要求。因此, 需在被试交联电缆两端并联电抗器来补偿大部分试品电容电流, 从而使通过串联电路中电抗器的电流大为减少, 以降低试验对电抗器、试验变压器的要求。试验原理如图1所示。

变频谐振采用交流380 V/50 Hz的电源输入, 经变频输出20~400 Hz频率的可调电压, 送入励磁变压器, 升至0~6 kV, 经电抗器 (串并组合) 和试品电缆Cx, 构成高压主谐电路。电容分压器是纯电容的, 用来测量高压试验电压。

3.3 试验设备的选配

3.3.1 试验设备的主要技术参数及数量

试验设备采用上海思源电气公司生产的VFSR变频串联谐振试验装置, 该套装置采用固定电抗器作为谐振电抗器, 以调频的方式实现谐振。根据现场实际情况, 配置如下:

VF—3/P—300型变频电源 (输入电压:380 V, 三相, 50 Hz;输出电压:0~460 V;输出容量:300 kW;输出电流:650 A;频率调节范围:20~400 Hz) 1台。

YDC—300/6型励磁变 (输入:460 V, 30 Hz, 220 A;输出:3 kV/100 A, 6 kV/50 A;容量:300 kVA) 1台。

YDTK—1 750/250型电抗器 (额定电压:250 kV, 30~300 Hz;额定电流:7 A;额定容量:1 750 kVA;额定电感量:168 H) 4台。

YDTK—1 500/250型电抗器 (额定电压:250 kV, 30~300 Hz;额定电流:6 A;额定容量:1 500 kVA;额定电感量:200 H) 4台。

YDTK—1 800/150型电抗器 (额定电压:150 kV, 30~300 Hz;额定电流:12 A;额定容量:1 800 kVA;额定电感量:38 H) 4台。

TRF—250/0.001型分压器 (电容量:1 000 pF;额定电压:250 k V) 1台。

3.3.2 试验设备的使用方案

因电缆较长, 电容量较大, 根据试验电压和试品电容量特点, 对试验设备具体采用以下使用方案: (1) 励磁变高压绕组采用2组串联, 其额定输出为6 kV/50 A; (2) YDTK—1 800/150型电抗器2台串联为1组, 组成2组;YDTK—1 750/250型电抗器1台为1组, 组成4组;YDTK—1 500/250型电抗器1台为1组, 组成4组。为减小励磁变的输出电流, 1组YDTK—1 800/150型电抗器串联在系统回路中作为串联补偿, 1组YDTK—1 800/150型电抗器和4组YDTK—1 500/250型电抗器、4组YDTK—1 750/250型电抗器并联后作为并联补偿跟被试电缆并联。

3.4 试验结果

在220 kV瑞金变电站侧, 对220 kV“春瑞2242”电缆进行现场交流耐压试验, 在正确接线、将所有试验设备调至合适位置并确认无误后接通电源, 对每相电缆进行220 kV/60 min的耐压试验, 试验过程中未发生击穿闪络放电现象, 电缆情况良好。

3.5 试验应注意的问题

(1) 试验前必须确认被试电缆已安装到位, 确定电缆与相邻物体的间距能够满足试验时不产生放电和击穿的标准。 (2) 要保证各连接线的正确连接, 避免由于接线错误而导致无法试验。试验电压从电缆终端处施加。以A相为例, 在试验A相时, A相连接到高压源, A相屏蔽层连同B相、C相及B、C相屏蔽层一起接地, 确认无误后开始加压。 (3) 试验结束后不要马上接近高压设备, 在确保残余电压泄放完全后方可进行拆卸。

4 结语

现场试验实例验证了使用变频电源装置, 采用串并联谐振接线方式进行交流耐压试验, 来代替以往的直流耐压试验对高压交联聚乙烯电缆进行检测, 能真实有效地反映交联电缆的绝缘状况, 使电缆更安全可靠地投运。

在串—并联谐振方式中, 由于有了并联电抗器的补偿作用, 使得流过励磁变压器高压侧及串联电抗器上的电流减小, 电抗器的体积和重量由此减轻, 励磁变压器容量也大大减小, 这提高了变频谐振装置的带负载能力, 使原本较难进行的试验项目能够相对容易地开展, 增强了试验装置的实用性。

参考文献

[1]史传卿.电力电缆[M].北京:中国电力出版社, 2006

[2]唐庆华, 陈沛然.高压交联电力电缆的交流耐压试验方法[J].天津电力技术, 2006 (3)