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         當(dāng)今電纜線(xiàn)路電氣試驗(yàn)方法有多種。不同電壓等級(jí)、不同種類(lèi)的電力電纜有不同的試驗(yàn)方法。本文為您介紹油浸紙絕緣電纜、塑料絕緣電纜和交聯(lián)聚乙烯電纜的試驗(yàn)方法。
         目前,電力部門(mén)對(duì)于不同電壓等級(jí)和不同類(lèi)型的電力電纜線(xiàn)路的試驗(yàn)方法和試驗(yàn)內(nèi)容也不盡相同?,F(xiàn)行電力電纜的電氣試驗(yàn)大致有:直流耐壓和泄漏電流試驗(yàn)、工頻耐壓試驗(yàn)、絕緣電阻、絕緣油試驗(yàn)、局部放電試驗(yàn)、0.1 Hz超低頻試驗(yàn)、變頻諧振耐壓試驗(yàn)等。
    1、油浸紙絕緣電纜的直流耐壓試驗(yàn)
         直流耐壓反映電纜絕緣的泄漏和耐壓特性。理論分析和實(shí)用效果均表明,油浸紙介質(zhì)電纜、充油電纜或充氣電纜的直流、交流耐壓特性基本相同。
         對(duì)油紙絕緣電力電纜的試驗(yàn),除制造廠在進(jìn)行例行試驗(yàn)時(shí)采用交流電壓外,安裝和運(yùn)行單位對(duì)電纜線(xiàn)路進(jìn)行交接驗(yàn)收和預(yù)防性試驗(yàn)或故障修復(fù)后試驗(yàn)時(shí),都采用直流耐壓,因?yàn)橹绷髂蛪涸囼?yàn)具有下列優(yōu)點(diǎn)。 
         1)直流試驗(yàn)設(shè)備攜帶輕便,適合現(xiàn)場(chǎng)使用。對(duì)電纜作直流耐壓試驗(yàn)時(shí)一般以半波整流獲得試驗(yàn)電壓,并應(yīng)用多倍壓整流技術(shù),故可用體積容量都較小的試驗(yàn)設(shè)備(試驗(yàn)變壓器和整流設(shè)備),獲得對(duì)較長(zhǎng)電纜線(xiàn)路進(jìn)行直流高壓試驗(yàn)的電壓。 
         2)交流耐壓試驗(yàn)有可能在絕緣空隙中產(chǎn)生游離放電,從而導(dǎo)致絕緣的永久性損壞,采用直流耐壓試驗(yàn)則避免了這種情況發(fā)生。 
         3)在進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)時(shí),可以同時(shí)測(cè)量泄漏電流。根據(jù)泄漏電流的數(shù)值及其隨時(shí)間的變化、泄漏電流和試驗(yàn)電壓的關(guān)系,可以判斷電纜的絕緣狀況。 
         4)對(duì)電纜進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)時(shí),按規(guī)程規(guī)定采用負(fù)極性接線(xiàn),即將導(dǎo)體接負(fù)極。這種接法的好處是,如果紙絕緣已經(jīng)受潮,由于水帶正電,在直流電壓下,有明顯“電滲現(xiàn)象”,會(huì)使水分子從表層移向?qū)w(負(fù)極),從而使泄漏電流增大,甚至形成貫穿性通道,有利于暴露紙絕緣中已經(jīng)局部受潮的缺陷。
         5)直流耐壓試驗(yàn)加壓時(shí)間可以較短,如規(guī)程規(guī)定對(duì)6~35 kV電纜進(jìn)行交接和預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)每相加壓時(shí)間為5 min。這是因?yàn)橹绷鲹舸╇妷号c加壓時(shí)間關(guān)系不大,如有缺陷,一般在直流電壓下幾分鐘內(nèi)就可以發(fā)現(xiàn),無(wú)需長(zhǎng)時(shí)間加壓。
         油紙絕緣電力電纜直流試驗(yàn)的電壓標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)相關(guān)資料。其中,電纜故障修理和改接后試驗(yàn)時(shí),6~35 kV電纜同預(yù)防性試驗(yàn),110~220 kV電纜同交接試驗(yàn);110~220 kV電纜外護(hù)套交接試驗(yàn)的電壓為直流10 kV,加壓時(shí)間為1 min。
         在進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)時(shí)測(cè)泄漏電流,實(shí)際上和用兆歐表測(cè)電纜絕緣電阻的道理是完全相同的。但由于直流耐壓試驗(yàn)時(shí)施加電壓和使用的儀表準(zhǔn)確度都高于兆歐表,而且可以在加壓過(guò)程中觀察泄漏電流的變化,所以泄漏電流試驗(yàn)比測(cè)量絕緣電阻更能有效地發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷。
         電纜在直流電壓下,流過(guò)絕緣內(nèi)部的電流是電容電流、吸收電流和傳導(dǎo)電流的疊加。流過(guò)絕緣的泄漏電流隨時(shí)間而變化,它同電纜絕緣的品質(zhì)、所含雜質(zhì)、氣泡、水分等含量有關(guān):絕緣完好的電纜,隨著加壓時(shí)間延長(zhǎng),泄漏電流減少,并趨于一個(gè)穩(wěn)定數(shù)值;絕緣較差的電纜,泄漏電流很快趨向穩(wěn)定值,而且穩(wěn)定后的數(shù)值與初始值很接近;絕緣存在嚴(yán)重缺陷時(shí),泄漏電流不隨時(shí)間延長(zhǎng)而下降,反而出現(xiàn)上升趨勢(shì),如果延長(zhǎng)加壓時(shí)間或提高直流電壓,泄漏電流增加的趨勢(shì)可能繼續(xù)發(fā)展直到絕緣擊穿。
         為使所測(cè)得的泄漏電流反映電纜絕緣的真實(shí)狀況,應(yīng)采取措施消除外來(lái)因素對(duì)泄漏電流的影響。如果測(cè)得的泄漏電流數(shù)值不穩(wěn)定,泄漏電流隨時(shí)間延長(zhǎng)而上升,或隨試驗(yàn)電壓增加而急劇上升,必須查明原因。
         一般把電纜直流耐壓試驗(yàn)后和耐壓試驗(yàn)前測(cè)得的泄漏電流的比值稱(chēng)為吸收比。所謂耐壓試驗(yàn)前的泄漏電流是指在直流耐壓試驗(yàn)加到規(guī)定電壓后1 min時(shí)的泄漏電流,耐壓試驗(yàn)后的泄漏電流是指耐壓持續(xù)到5min(對(duì)于6~35 kV電纜)或15 min(對(duì)于110~220 kV電纜)時(shí)的泄漏電流。規(guī)程規(guī)定,電纜泄漏試驗(yàn)的合格標(biāo)準(zhǔn)是,吸收比≤1。
    2、交聯(lián)聚乙烯電纜的耐壓試驗(yàn)
         在國(guó)內(nèi),直流電壓目前仍然是交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜進(jìn)行試驗(yàn)的主要電源,在IEC標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定,額定電壓150 kV以上的XLPE電纜及其附件安裝后的電氣試驗(yàn)采用交流電壓試驗(yàn),即施加電力系統(tǒng)相間電壓,經(jīng)1 h試驗(yàn),或施加正常運(yùn)行電壓,經(jīng)24 h試驗(yàn),不推薦采用直流電壓試驗(yàn)。
         國(guó)內(nèi)使用高壓(110~220 kV)XLPE電纜始于1984年。隨著城市電網(wǎng)建設(shè)和改造的發(fā)展,從1985年以后,廣州、上海、北京等大城市相繼從國(guó)外進(jìn)口高壓XLPE電纜及其附件。正是從這時(shí)候開(kāi)始,一些國(guó)家對(duì)高壓XLPE電纜采用直流耐壓試驗(yàn)的結(jié)果和電纜運(yùn)行情況進(jìn)行了研究分析,得出了一個(gè)共同的結(jié)論,即高壓XLPE電纜不宜采用直流耐壓試驗(yàn),認(rèn)為XLPE電纜在進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)時(shí),主要存在以下幾方面的問(wèn)題。 
         1)XLPE電纜絕緣層在直流和交流電壓下,內(nèi)部電場(chǎng)分布情況完全不同。在直流電壓下,電場(chǎng)按絕緣電阻系數(shù)呈正比例分配,而XLPE絕緣材料存在電阻系數(shù)不均勻性,導(dǎo)致在直流電壓下電場(chǎng)分布的不均勻性。交流電壓下,電場(chǎng)按介電系數(shù)呈反比例分配,XLPE為整體絕緣結(jié)構(gòu),其介電系數(shù)為2.1~2.3,且一般不受溫度變化的影響。因此,在交流電壓下,XLPE絕緣內(nèi)部電場(chǎng)分布是比較穩(wěn)定的。這樣,往往造成在交流工作電壓下有缺陷的部位在直流試驗(yàn)時(shí)不被擊穿,反過(guò)來(lái),在直流試驗(yàn)時(shí)被擊穿的部位,在交流工作電壓下卻不會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。
         2)XLPE絕緣內(nèi)部如果有了水樹(shù)枝,在交流工作電壓下,水樹(shù)枝的發(fā)展是很緩慢的,而在直流耐壓試驗(yàn)時(shí)會(huì)加速水樹(shù)枝的發(fā)展,甚至轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌?shù)枝,即直流試驗(yàn)會(huì)導(dǎo)致XLPE絕緣產(chǎn)生積累效應(yīng),加速絕緣老化,縮短使用壽命。
         3)直流耐壓試驗(yàn)過(guò)程中,在XLPE電纜及其附件絕緣內(nèi)會(huì)形成空間電荷,空間電荷的不斷形成可導(dǎo)致電纜在交流工作電壓下?lián)舸?,或在附件界面因積累電荷而沿界面滑閃。
         綜上所述,直流試驗(yàn)電壓不能有效發(fā)現(xiàn)XLPE電纜的絕緣缺陷,而且,直流試驗(yàn)電壓可能造成XLPE電纜絕緣的損傷,以至在試驗(yàn)后重新投入運(yùn)行時(shí),在交流工作電壓下提前發(fā)生絕緣擊穿事故。因此,對(duì)于XLPE電纜有必要采用除直流試驗(yàn)之外的其它試驗(yàn)方法。
         2.1超低頻電壓試驗(yàn)
         超低頻交流耐壓試驗(yàn)裝置的輸出頻率一般為0.01~0.1 Hz,輸出波形為正弦波或余弦波,故超低頻試驗(yàn)也是一種交流耐壓試驗(yàn)。采用超低頻試驗(yàn)的目的是為了滿(mǎn)足在交流電壓條件下,盡可能減小試驗(yàn)設(shè)備的體積和重量。
         直流試驗(yàn)不能有效檢驗(yàn)出XLPE電纜線(xiàn)路的缺陷,注入的空間電荷又會(huì)影響其絕緣性能,而采用交流電壓試驗(yàn),需要高電壓大容量的試驗(yàn)設(shè)備,因此,可以選用超低頻電壓試驗(yàn)。從50 Hz改到0.1 Hz,理論上可以把試驗(yàn)設(shè)備容量降低到1/500。這樣,0.1 Hz的試驗(yàn)設(shè)備就可以與直流試驗(yàn)設(shè)備一樣做到容量小、自重輕,適合現(xiàn)場(chǎng)使用。
        對(duì)于XLPE電力電纜,不宜采用直流電壓進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn),而應(yīng)采用0.1 Hz超低頻電壓試驗(yàn)。0.1 Hz超低頻電壓試驗(yàn)的項(xiàng)目主要包括耐壓試驗(yàn)和介損測(cè)量。目前國(guó)際上開(kāi)發(fā)的0.1 Hz試驗(yàn)設(shè)備,電壓均低于100 kV,只適用于中壓(6~35 kV)XLPE電纜線(xiàn)路。一般推薦的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是3U0/1 h。 
          2.2變頻諧振耐壓試驗(yàn)
         工頻耐壓試驗(yàn)最能反映電纜絕緣的實(shí)際情況,這是因?yàn)椋弘娎|是在工頻下運(yùn)行的,其試驗(yàn)電壓和頻率在工頻下最為合理,可完全模擬運(yùn)行情況;從理論上講,工頻耐壓試驗(yàn)不但能反映電纜的泄漏特性,而且能完全反映電纜的耐壓特性,還能反映電纜局部電介質(zhì)損耗引起的局部耐壓特性。
         對(duì)XLPE電纜進(jìn)行工頻交流耐壓試驗(yàn),最大的困難是要有很大容量的試驗(yàn)設(shè)備。電壓越高,線(xiàn)路越長(zhǎng),試驗(yàn)設(shè)備容量越大。為了適應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行XLPE電纜交流耐壓試驗(yàn)的需要,關(guān)鍵在于要盡量減小試驗(yàn)設(shè)備的容量。應(yīng)用串聯(lián)諧振技術(shù),是減小試驗(yàn)設(shè)備容量的一項(xiàng)有效措施。試驗(yàn)證明,變頻串聯(lián)諧振裝置能夠以較低電壓、較小容量的電源設(shè)備,使電纜絕緣承受較高的試驗(yàn)電壓。
         目前,從國(guó)外引進(jìn)的變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)成套設(shè)備,包括一臺(tái)固定電感為10~100 H的電抗器,它裝在一輛20 t的平板車(chē)上,另外用一輛集裝箱貨車(chē),安裝調(diào)頻器、變壓器和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等設(shè)備。成套裝置變頻范圍為30~300 Hz,輸出電壓可達(dá)250 kV,電流75 A,能適用于220 kV XLPE電纜的交流耐壓試驗(yàn)。
    3、塑料電纜的局放試驗(yàn) 
          橡塑電纜的絕緣中存在氣隙、潮水等,在額定直流電壓下,一般只存在極短的局部放電過(guò)程或不發(fā)生局部放電。在額定交流電壓下,可能產(chǎn)生局部放電,也可能不產(chǎn)局部放電。若發(fā)生局部放電,其放電過(guò)程比較短,在一定的時(shí)間內(nèi)其局部放電過(guò)程不至于使電纜的絕緣擊穿,但其危害性很大。故只對(duì)電纜的特定部位進(jìn)行局部放電測(cè)量,如電纜的懷疑部位、中間接頭、終端頭等。
    4、結(jié)論 
         1)對(duì)于橡塑電纜,直流耐壓試驗(yàn)只能發(fā)現(xiàn)電纜絕緣已明顯劣化或擊穿的情況,因?qū)﹄娎|有“破壞”作用,故僅在迫不得已時(shí)使用,且僅作參考。
         2)超低頻試驗(yàn)裝置由操作控制和高壓電源組成,現(xiàn)場(chǎng)操作輕巧方便,對(duì)電纜沒(méi)有“破壞”作用,完全可作為橡塑電纜的一種試驗(yàn)方法,目前技術(shù)限制使其主要用于小于等于35 kV電纜試驗(yàn)。   
         3)變頻諧振試驗(yàn)裝置由變頻電源、激勵(lì)變壓器、諧振電抗器、分壓器組成,小于等于35 kV的電纜采用本方法現(xiàn)場(chǎng)操作較麻煩,大于等于66 kV的電纜可將本方法作為一種現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法。 
         4)對(duì)大于等于110 kV的電纜,振蕩電壓法體積小,現(xiàn)場(chǎng)操作方便,但能否有超低頻和變頻諧振試驗(yàn)的效果,尚待驗(yàn)證。
         5)局部放電試驗(yàn)只能檢測(cè)電纜的特殊部位(中間接頭、終端頭等),對(duì)大于等于110 kV的電纜,現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行此試驗(yàn)很有必要。
         6)介損測(cè)量法,因其本身局限性,在現(xiàn)場(chǎng)使用幾乎無(wú)意義。
         信息整理:揚(yáng)州拓普電氣科技有限公司   信息來(lái)源:ezszkw.cn
     

     

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