現(xiàn)行的電纜線路電氣試驗(yàn)方法有多種,不同電壓等級(jí)、不同類型的電力電纜有不同的試驗(yàn)方法。文中介紹了油浸紙絕緣電纜、塑料絕緣電纜和交聯(lián)聚乙烯電纜的試驗(yàn)方法。現(xiàn)行電纜線路的電氣試驗(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)等。目前,電力部門對(duì)于不同電壓等級(jí)和不同類型的電力電纜線路的試驗(yàn)方法和試驗(yàn)內(nèi)容也不盡相同。
在我國(guó),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150kV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)1h試驗(yàn),或施加正常運(yùn)行電壓,經(jīng)24h試驗(yàn),不推薦采用直流電壓試驗(yàn)。我國(guó)使用高壓(110~220kV)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題。a.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,反過來,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)生問題。b.XLPE絕緣內(nèi)部如果有了水樹枝,在交流工作電壓下,水樹枝的發(fā)展是很緩慢的,而在直流耐壓試驗(yàn)時(shí)會(huì)加速水樹枝的發(fā)展,甚至轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌渲Γ粗绷髟囼?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。c.直流耐壓試驗(yàn)過程中,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)舸蛟诟郊缑嬉蚍e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0.01~0.1Hz,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50Hz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,0.1HZ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0.1Hz超低頻電壓試驗(yàn)。0.1Hz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)際上開發(fā)的0.1HZ試驗(yàn)設(shè)備,電壓均低于100kV,只適用于中壓(6~35kV)XLPE電纜線路。一般推薦的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是3U0/1h。
2.2 交流變頻串聯(lián)諧振試驗(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。
2.23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)。a.常用的直流試驗(yàn)設(shè)備直流高壓發(fā)生器攜帶輕便,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)電纜線路進(jìn)行直流高壓試驗(yàn)的電壓。b.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)致絕緣的性損壞,采用直流耐壓試驗(yàn)則避免了這種情況發(fā)生。c.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。
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