淺析高壓電纜試驗方式選擇直流高壓發(fā)生器

摘要：本文分析了直流耐壓試驗對交聯(lián)聚乙烯電纜存在的缺點(diǎn)和問(wèn)題，通過(guò)比較選擇變頻諧振裝置進(jìn)行現場(chǎng)交流耐壓試驗;

關(guān)鍵詞：高壓電纜，直流耐壓試驗，直流高壓發(fā)生器，直流發(fā)生器，交流耐壓試驗

　　前言： 信息來(lái)源:http://www.365zhanlan。。ｃｏｍ

　　電力電纜常用作發(fā)電廠(chǎng)、變電所以及工礦企業(yè)的動(dòng)力線(xiàn)，當需跨越江河、鐵路等時(shí)也常用。電力電纜用作城市輸配電線(xiàn)路以及工礦企業(yè)內部的主干線(xiàn)路可少占地，美化環(huán)境。電力建設的發(fā)展直接帶動(dòng)了國家的發(fā)展，在電力建設中電力電纜扮演著(zhù)舉足輕重的角色，它以其受外界氣候影響小，隱蔽、耐用，絕緣性能高，防水防酸性能好，抗拉、抗壓性強而備受電力用戶(hù)喜愛(ài)，但在使用過(guò)程中容易出現一些故障，如機械損傷、鉛包腐蝕、過(guò)熱老化等。所以電力電纜必須以其常規的預防性試驗來(lái)檢驗其存在的隱蔽性故障，以確保電力系統的正常運行。 信息來(lái)源:http://365zhanlan.com

　　按照IEC840或CIGREWG21.03建議規程，現場(chǎng)試驗的目的不是為了檢驗電纜的制造質(zhì)量或電纜附件的制造質(zhì)量的好壞，其制造質(zhì)量已在型式試驗和出廠(chǎng)試驗中證實(shí)?，F場(chǎng)竣工驗收試驗的目的是檢查電纜的敷設及附件的安裝是否正確。電纜在運輸、搬運、存放、敷設和回填的過(guò)程中，有可能受到意外損害。檢查的方法是按照IEC229，對于外護套厚度大于等于2.5mm的電纜，在電纜屏蔽與地之間施加10kV的直流，耐壓1分鐘。對于電纜主絕緣的耐壓試驗IEC推薦了兩種方法： 請登陸:www.365zhanlan。。ｃｏｍ 瀏覽更多信息

　　直流耐壓：3U015分鐘;交流耐壓：U05分鐘。 信息來(lái)源: 

　　傳統的直流耐壓具有試驗設備重量輕，可移動(dòng)性好，容量低等優(yōu)點(diǎn)，對于油紙絕緣電纜應用效果很好，但對于交聯(lián)聚乙烯電纜，無(wú)論從理論上還是實(shí)踐上都證明了不宜采用直流耐壓的方法。 請登陸:www.365zhanlan。。ｃｏｍ 瀏覽更多信息

　　國標第18.0.1條中規定高壓電纜的試驗項目： 信息來(lái)源:www.365zhanlan。。ｃｏｍ

　　1. 測量絕緣電阻;

　　2. 直流耐壓試驗及泄漏電流測量; 信息來(lái)源:http://365zhanlan.com

　　3. 交流耐壓試驗;

　　4. 測量金屬屏蔽層電阻和導體電阻比;

　　5. 檢查電纜線(xiàn)路兩端的相位;

　　6. 充油電纜的絕緣油試驗;

　　7. 交叉互統試驗。

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　　國標中未有要求檢測電纜內襯層和外護套進(jìn)水的試驗項目，現就檢測及判斷論述如下：

　　1、由于國標的規定無(wú)法檢測電纜外護套內襯層是否進(jìn)水，所以各省增加的試驗項目有：

　　1.1、利用銅蔽層電阻和導體電阻比來(lái)判斷。其步驟為，用雙壁電橋測量在相同溫度下的銅屏蔽層和導體的直流電阻。當前者與后者之比投運前相比有所增加時(shí)，表明銅屏蔽層的直流電阻增大，則銅屏蔽有可能被腐蝕;當該比值與投運前相比減少時(shí)，表明該附件中的導體連接點(diǎn)的接觸電阻有增大的可能。一般在現場(chǎng)實(shí)驗時(shí)，測量鋼鎧和屏蔽絕緣電阻值，利用其電阻比來(lái)判斷電纜外護套和內襯層是否進(jìn)水。

　　1.2、用兆歐表測量絕緣電阻值來(lái)判斷。其步驟為，用500V兆歐表分別測量橡塑電纜內襯層外護套的絕緣電阻，當每公里的絕緣電阻小于0.5兆歐時(shí)，再用下述方法進(jìn)一步判斷，使用萬(wàn)用表測量絕緣電阻，利用原電池原理，由于橡塑電纜的金屬層、鎧裝層及其涂層用的材料有是銅、鉛、鐵、鋅和鋁等，當電纜的外護套內襯層進(jìn)水后，這些金屬的電極、電位分別為+0.334、-0.122、-0.44、-0.76V和-1.33V，其原理是，當橡塑電纜的外護套破損并進(jìn)水后,由于地下水是電解質(zhì),在鎧裝層的鍍鋅鋼帶上會(huì )產(chǎn)生對地-0.76V的電位。當外護套或內襯層破損進(jìn)水后,用兆歐表測量時(shí),每公里絕緣電阻低于0.5兆歐時(shí),用萬(wàn)用表的正負表筆輪換測量鎧裝層對地或鎧裝層對銅屏蔽層的絕緣電阻,此時(shí)在測量回路中由于形成的原電池與萬(wàn)用表內的干電池相串聯(lián)。當極性組合使電壓相加時(shí)，測得的電阻值較小;反之，測得的電阻值較大。因此，上述的兩次測得的絕緣電阻值相差較大時(shí)，表明已形成原電池，就可以判斷外護套和內襯層已破損進(jìn)水。 請登陸:www.365zhanlan。。ｃｏｍ 瀏覽更多信息

　　例如，某橡塑電纜護套損傷受潮后，測得的電阻分別為7千歐和55千歐。

　　2、電纜的耐壓試驗，國標規定做直流耐壓、交流耐壓試驗，但地方省份根據自己的實(shí)際情況多選擇其中之一，現就這兩者的利與弊對比如下:交聯(lián)聚乙烯電纜不宜做直流耐壓試驗，而應做交流耐壓試驗。 信息來(lái)源:http://365zhanlan.com

　　2.1直流耐壓試驗：

　　高壓試驗的一個(gè)通用原則，被試品上所施加的試驗電壓場(chǎng)強應模擬高壓電器的運行狀況。而直流耐壓試驗對發(fā)現紙絕緣電纜缺陷十分有效，但對交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜則未必有效，而且還可能產(chǎn)生負作用，主要表現在以下幾個(gè)方面： 信息來(lái)源:http://www.365zhanlan。。ｃｏｍ

2.1.1交聯(lián)聚乙烯電纜在交、直流電壓下的電場(chǎng)分布不同，交聯(lián)聚乙烯絕緣層是采用聚乙烯經(jīng)化學(xué)交聯(lián)而成，屬整體型絕緣結構，其介電常數為2.1--2.3受溫度變化的影響較小。在交流電壓下，交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣層內的電場(chǎng)分布是由各介質(zhì)的介電常數決定的，即電場(chǎng)強度按介電常數而反比例分配的，這種分配是比較穩定的。在直流電壓下，其絕緣層中的電場(chǎng)分布是由材料的體積電阻率決定的，且成正比例分配，而這種絕緣電阻分布系數是不均勻的。特別是在電纜終端頭、接頭盒等電纜附件中的交流電場(chǎng)強度的分布和直流電場(chǎng)強度的分布*不同，而且交流電壓下絕緣老化的機理和直流電壓下的老化機理不相同。因此，直流耐壓試驗不能模擬交聯(lián)聚乙烯電纜的運行工況。

2.1.2交聯(lián)聚乙烯電纜在直流電壓下會(huì )產(chǎn)生“積累”效應，存儲積累單極性殘余電荷。在直流耐壓試驗時(shí)引起的電荷積累，需要很長(cháng)時(shí)間才能將這種殘余電荷釋放。電纜如果在直流殘余電荷未*釋放之前投入運行，直流殘壓便會(huì )疊加在工頻電壓峰值上，使得電纜上的電壓值超過(guò)運行工況下的額定電壓，它將加速絕緣老化縮短電纜的使用壽命，甚至絕緣擊穿。

　　2.1.3交聯(lián)聚乙烯電纜致命的一個(gè)弱點(diǎn)是絕緣內易產(chǎn)生水樹(shù)枝，水樹(shù)枝在直流電壓下會(huì )迅速轉變?yōu)殡姌?shù)枝，并形成放電，加速了絕緣劣化，以致于運行后在工頻電壓作用下形成擊穿。而單純的水樹(shù)枝在交流工作電壓下還能保持相當的耐壓值，并能保持一段時(shí)間。

　　2.1.4在現場(chǎng)進(jìn)行直流高壓實(shí)驗時(shí)發(fā)生閃落或擊穿可能會(huì )對其正常的電纜和接頭絕緣造成危害。而且直流耐壓試驗不能有效發(fā)現交流電壓作用下的某些缺陷，如在電纜附件內，絕緣若有機械損傷或應力錐放錯等缺陷。在交流電壓下絕緣易發(fā)生擊穿的地點(diǎn)，在直流電壓下往往不能擊穿。直流電壓下絕緣擊穿處往往發(fā)生在交流工作條件下絕緣平時(shí)不發(fā)生擊穿的地點(diǎn)。 請登陸:www.365zhanlan。。ｃｏｍ 瀏覽更多信息

　　2.2交流耐壓試驗：

　　既然直流耐壓試驗不能模擬交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的運行場(chǎng)強狀態(tài)，不能達到我們所期望的試驗效果，我們考慮采用交流高電壓進(jìn)行試驗。由于電纜的電容值不同，試驗前我們應該首先測量電力電纜的電容值，根據電容值計算出在試驗電壓下的電容電流，以選擇合適的試驗儀器。

　　2.2.1經(jīng)了解絕大部分發(fā)電廠(chǎng)電纜額定電壓都是6kV，且長(cháng)度大多都在1.5km以?xún)?/span>,所以我們可采用常規的交流耐壓試驗方法。如用一臺50KV、20KVA的試驗變壓器，其大輸出電流為1000mA，據I=2πfUC可知，以6kV電纜為例，此試驗變壓器能試驗的電纜的大電容值為265nF(f=50Hz,U=12KV)。 請登陸:www.365zhanlan。。ｃｏｍ 瀏覽更多信息

　　2.2.2對于一些大電容量電纜，如采用常規的交流耐壓試驗方法，則需要大容量的試驗變壓器，對調壓器和電源的容量也有特別大的要求?，F場(chǎng)往往難以辦到，試驗儀器的運輸、就位往往需要動(dòng)用大型汽車(chē)、吊車(chē)等，既費時(shí)又費力。所以我們根據具體情況分別采用變頻試驗、串聯(lián)或串并聯(lián)諧振的方法來(lái)進(jìn)行電纜的耐壓試驗。

　　2.2.3超低頻0.1Hz耐壓試驗：

　　根據試驗容量(的公式S=wCUs2=2∏fUs2KVA，式中的C-被試電纜電容量，Us–為試驗電壓，f-工頻頻率，我國為50HZ)，由此可見(jiàn)，0.1Hz交流電壓與50Hz電壓相比，前者需要的功率相當于后者的1/500，因而，它可以毫無(wú)問(wèn)題的生產(chǎn)出便攜式設備在現場(chǎng)使用。目前，此種方法主要應用于中低壓電纜的試驗。