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和問題，通過比較選擇變頻諧振裝置進(jìn)行現(xiàn)場交流耐壓試驗;

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： 信息來源:http://www.365zhanlan。。ｃｏｍ

　　電力電纜常用作發(fā)電廠、變電所以及工礦企業(yè)的動力線，當(dāng)需跨越江河、鐵路等時也常用。電力電纜用作城市輸配電線路以及工礦企業(yè)內(nèi)部的主干線路可少占地，美化環(huán)境。電力建設(shè)的發(fā)展直接帶動了國家的發(fā)展，在電力建設(shè)中電力電纜扮演著舉足輕重的角色，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喜愛，但在使用過程中容易出現(xiàn)一些故障，如機械損傷、鉛包腐蝕、過熱老化等。所以電力電纜必須以其常規(guī)的預(yù)防性試驗來檢驗其存在的隱蔽性故障，以確保電力系統(tǒng)的正常運行。 信息來源:http://365zhanlan.com

　　按照IEC840或CIGREWG21.03建議規(guī)程，現(xiàn)場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試驗中證實?，F(xiàn)場竣工驗收試驗的目的是檢查電纜的敷設(shè)及附件的安裝是否正確。電纜在運輸、搬運、存放、敷設(shè)和回填的過程中，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。 信息來源: 

　　傳統(tǒng)的直流耐壓具有試驗設(shè)備重量輕，可移動性好，容量低等優(yōu)點，對于油紙絕緣電纜應(yīng)用效果很好，但對于交聯(lián)聚乙烯電纜，無論從理論上還是實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(biāo)第18.0.1條中規(guī)定高壓電纜的試驗項目： 信息來源:www.365zhanlan。。ｃｏｍ

　　1. 測量絕緣電阻;

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

　　3. 交流耐壓試驗;

　　4. 測量金屬屏蔽層電阻和導(dǎo)體電阻比;

　　5. 檢查電纜線路兩端的相位;

　　6. 充油電纜的絕緣油試驗;

　　7. 交叉互統(tǒng)試驗。

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

　　1、由于國標(biāo)的規(guī)定無法檢測電纜外護套內(nèi)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(dǎo)體電阻比來判斷。其步驟為，用雙壁電橋測量在相同溫度下的銅屏蔽層和導(dǎo)體的直流電阻。當(dāng)前者與后者之比投運前相比有所增加時，表明銅屏蔽層的直流電阻增大，則銅屏蔽有可能被腐蝕;當(dāng)該比值與投運前相比減少時，表明該附件中的導(dǎo)體連接點的接觸電阻有增大的可能。一般在現(xiàn)場實驗時，測量鋼鎧和屏蔽絕緣電阻值，利用其電阻比來判斷電纜外護套和內(nèi)襯層是否進(jìn)水。

　　1.2、用兆歐表測量絕緣電阻值來判斷。其步驟為，用500V兆歐表分別測量橡塑電纜內(nèi)襯層外護套的絕緣電阻，當(dāng)每公里的絕緣電阻小于0.5兆歐時，再用下述方法進(jìn)一步判斷，使用萬用表測量絕緣電阻，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(dāng)電纜的外護套內(nèi)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(dāng)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產(chǎn)生對地-0.76V的電位。當(dāng)外護套或內(nèi)襯層破損進(jìn)水后,用兆歐表測量時,每公里絕緣電阻低于0.5兆歐時,用萬用表的正負(fù)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,此時在測量回路中由于形成的原電池與萬用表內(nèi)的干電池相串聯(lián)。當(dāng)極性組合使電壓相加時，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，表明已形成原電池，就可以判斷外護套和內(nèi)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(biāo)規(guī)定做直流耐壓、交流耐壓試驗，但地方省份根據(jù)自己的實際情況多選擇其中之一，現(xiàn)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(yīng)做交流耐壓試驗。 信息來源:http://365zhanlan.com

　　2.1直流耐壓試驗：

　　高壓試驗的一個通用原則，被試品上所施加的試驗電壓場強應(yīng)模擬高壓電器的運行狀況。而直流耐壓試驗對發(fā)現(xiàn)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(fù)作用，主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 信息來源: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(jié)構(gòu)，其介電常數(shù)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(nèi)的電場分布是由各介質(zhì)的介電常數(shù)決定的，即電場強度按介電常數(shù)而反比例分配的，這種分配是比較穩(wěn)定的。在直流電壓下，其絕緣層中的電場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(shù)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強度的分布和直流電場強度的分布*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產(chǎn)生“積累”效應(yīng)，存儲積累單極性殘余電荷。在直流耐壓試驗時引起的電荷積累，需要很長時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，直流殘壓便會疊加在工頻電壓峰值上，使得電纜上的電壓值超過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弱點是絕緣內(nèi)易產(chǎn)生水樹枝，水樹枝在直流電壓下會迅速轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌渲?，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。而單純的水樹枝在交流工作電壓下還能保持相當(dāng)?shù)哪蛪褐?，并能保持一段時間。

　　2.1.4在現(xiàn)場進(jìn)行直流高壓實驗時發(fā)生閃落或擊穿可能會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(xiàn)交流電壓作用下的某些缺陷，如在電纜附件內(nèi)，絕緣若有機械損傷或應(yīng)力錐放錯等缺陷。在交流電壓下絕緣易發(fā)生擊穿的地點，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不發(fā)生擊穿的地點。 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強狀態(tài)，不能達(dá)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(yīng)該首先測量電力電纜的電容值，根據(jù)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)電廠電纜額定電壓都是6kV，且長度大多都在1.5km以內(nèi),所以我們可采用常規(guī)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(jù)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(guī)的交流耐壓試驗方法，則需要大容量的試驗變壓器，對調(diào)壓器和電源的容量也有特別大的要求?，F(xiàn)場往往難以辦到，試驗儀器的運輸、就位往往需要動用大型汽車、吊車等，既費時又費力。所以我們根據(jù)具體情況分別采用變頻試驗、串聯(lián)或串并聯(lián)諧振的方法來進(jìn)行電纜的耐壓試驗。

　　2.2.3超低頻0.1Hz耐壓試驗：

　　根據(jù)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，0.1Hz交流電壓與50Hz電壓相比，前者需要的功率相當(dāng)于后者的1/500，因而，它可以毫無問題的生產(chǎn)出便攜式設(shè)備在現(xiàn)場使用。目前，此種方法主要應(yīng)用于中低壓電纜的試驗。