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不同绝缘类型电缆的试验方法
目前电缆线路的电气测试方法很多,不同的电压等级和不同类型的电力电缆有不同的测试方法。介绍了油浸纸绝缘电缆、塑料绝缘电缆和交联聚乙烯电缆的测试方法。
目前电缆线路的电气测试方法很多,不同的电压等级和不同类型的电力电缆有不同的测试方法。介绍了油浸纸绝缘电缆、塑料绝缘电缆和交联聚乙烯电缆的测试方法。电缆线路的电流电气试验包括:DC耐压和泄漏电流试验、工频耐压试验、测量绝缘电阻、绝缘油试验、局部放电试验、0.1Hz超低频试验、交流变频谐振试验等。目前,电力部门对不同电压等级、不同类型的电力电缆线路的测试方法和测试内容各不相同。油浸纸绝缘电缆DC耐压试验DC耐压反映了电缆绝缘的漏电和耐压特性。理论分析和实践结果表明,油浸纸介质电缆、充油电缆或充气电缆的DC和交流耐压特性基本相同。在油纸绝缘电力电缆的试验中,除了制造商在常规试验中使用的交流电压外,安装和运行单位在进行交接验收和预防性试验或故障修复后的试验时,都使用DC耐压,因为DC耐压试验具有以下优点。答:DC测试设备是便携式的,适合现场使用。在电缆的DC耐压试验中,试验电压一般是通过半波整流获得的,并且采用了多重电压整流技术,因此可以使用体积和容量较小的试验设备(试验变压器和整流设备)来获得长电缆线路DC高压试验的电压。交流耐压试验可能在绝缘间隙产生自由放电,导致绝缘永久损坏,采用DC耐压试验可以避免。在DC耐压试验期间,可以同时测量泄漏电流。根据泄漏电流值及其随时间的变化,泄漏电流与试验电压的关系,可以判断电缆的绝缘状况。d .电缆进行DC耐压试验时,应按规定接负极,即导线接负极。这种连接的优点是,如果纸绝缘受潮,由于水带的正电,在DC电压下会有明显的“电渗现象”,这将使水分子从表层向导体(负极)移动,从而增加漏电流,甚至形成一个贯穿的通道,有利于暴露纸绝缘的局部受潮缺陷。DC耐压试验的加压时间可以更短。如6 ~ 35 kV电缆交接和预防性试验时,各相加压时间按规定为5 min。这是因为DC击穿电压与压制时间几乎没有关系。如果有任何缺陷,在DC电压下几分钟内就可以发现,并且不需要长时间按压。油纸绝缘电力电缆DC试验电压标准见表1。其中,6 ~ 35千伏电缆应进行预防性试验,110 ~ 220千伏电缆应在电缆故障修复和接线后试验期间进行交接试验。110 ~ 220千伏电缆外护套交接试验电压为10kV DC,加压时间为1分钟。在DC耐压试验中测量泄漏电流实际上与用兆欧表测量电缆绝缘电阻是一样的。但是,DC耐压试验中所用的外加电压和仪器的精度高于兆欧表,而且在加压过程中可以观察到漏电流的变化,因此漏电流试验比测量绝缘电阻更能有效地发现绝缘缺陷。在DC电压下,流经电缆绝缘的电流是电容电流、吸收电流和传导电流的叠加。流经绝缘的漏电流随时间变化,这与电缆绝缘质量、杂质、气泡、水分和其他成分有关。对于绝缘良好的电缆,泄漏电流随着加压时间的延长而减小,并趋于稳定值;对于绝缘不良的电缆,漏电流很快趋于稳定值,稳定值非常接近初始值;当绝缘有严重缺陷时,漏电流不随时间而减小,而是增大。如果加压时间延长或DC值增加
如果测得的漏电流值不稳定,漏电流随时间增加或随测试电压的增加而急剧增加,必须找出原因。一般来说,DC耐压试验后和DC耐压试验前测得的漏电流之比称为吸收率。耐压试验前的漏电流是指DC耐压试验施加规定电压后1分钟的漏电流I1,耐压试验后的漏电流是指耐压持续4分钟(6 ~ 35千伏电缆)或14分钟(110~220千伏电缆)时的漏电流I2。根据规定,电缆泄漏试验的合格标准是吸收率I2/I11。交联聚乙烯电缆耐压试验在我国,DC电压仍然是交联聚乙烯电缆试验的主要电源。根据国际电工委员会标准,额定电压在150千伏以上的交联聚乙烯电缆及其附件安装后的电气试验采用交流电压试验,即施加电力系统相间电压1小时后试验,或施加正常工作电压24小时后试验,不推荐采用DC电压试验。我国从1984年开始使用高压(110 ~ 220千伏)交联聚乙烯电缆。随着城市电网建设和改造的发展,自1985年以来,广州、上海、北京等大城市相继从国外进口高压交联聚乙烯电缆及其附件。正是从这个时候开始,一些国家对高压交联聚乙烯电缆的DC耐压试验结果和电缆运行情况进行了研究和分析,得出了一个共同的结论,即DC耐压试验不适用于高压交联聚乙烯电缆。认为交联聚乙烯电缆DC耐压试验主要存在以下问题。答:在DC电压和交流电压下,交联聚乙烯电缆绝缘的内部电场分布完全不同。在DC电压下,电场分布与绝缘电阻系数成正比,而交联聚乙烯绝缘材料的电阻系数不均匀,导致DC电压下电场分布不均匀。在交流电压下,电场与介电系数成反比。交联聚乙烯是一种整体绝缘结构,介电系数为2.1 ~ 2.3,一般不受温度变化的影响。因此,在交流电压下,交联聚乙烯绝缘中的电场分布相对稳定。这样,在交流工作电压下有缺陷的零件在DC试验中不会出现故障,相反,在DC试验中出现故障的零件在交流工作电压下不会出现问题。b .如果交联聚乙烯绝缘中有水树枝,在交流工作电压下,水树枝的发展非常缓慢,但在DC耐压试验中,会加速水树枝的发展,甚至变成电树枝,即DC试验会导致交联聚乙烯绝缘的积累效应,加速绝缘老化,缩短使用寿命。c .在DC耐压试验过程中,交联聚乙烯电缆及其附件的绝缘会形成空间电荷,空间电荷的不断形成可能导致电缆在交流工作电压下击穿,或由于附件界面电荷的积累而沿界面滑动。综上所述,DC试验电压无法有效发现交联聚乙烯电缆的绝缘缺陷,DC试验电压可能会损坏交联聚乙烯电缆的绝缘,因此试验后再次投入运行时,在交流工作电压下会提前发生绝缘击穿事故。因此,除DC试验外,交联聚乙烯电缆还有必要采用其他试验方法。超低频耐压试验超低频耐压试验装置的输出频率一般为0.01~0.1赫兹,输出波形为正弦波或余弦波,因此超低频试验也是交流耐压试验。超低频测试的目的是在交流电压条件下尽可能地减小测试设备的体积和重量。DC试验不能有效检测交联聚乙烯电缆线路的缺陷,注入的空间电荷会影响其绝缘性能。使用交流电压测试需要高电压和大容量的测试设备,因此可以使用超低频电压测试。通过从50赫兹改变到0.1赫兹,理论上测试设备的容量可以减少到1/500。通过这种方式,0.1赫兹测试设备可以与DC测试设备一样小容量和轻重量,适合现场使用。对于交联聚乙烯电力电缆,现场耐压试验不应采用DC电压,而应采用0.1赫兹的超低频电压试验。0.1赫兹超低频率
目前,国际上开发的0.1赫兹测试设备的电压都低于100千伏,只适用于中压(6 ~ 35千伏)交联聚乙烯电缆线路。一般推荐的试验标准为3U0/1 h。交流变频串联谐振试验的工频耐压试验最能反映电缆绝缘的实际情况,因为:电缆在工频下运行,其试验电压和频率在工频下最合理,可以完全模拟运行情况;从理论上讲,工频耐压试验不仅能反映电缆的泄漏特性,还能反映电缆局部介质损耗引起的局部耐压特性。交联聚乙烯电缆工频交流耐压试验的最大困难是要有大容量的试验设备。电压越高,线路越长,测试设备的容量越大。为了满足现场交联聚乙烯电缆交流耐压试验的需要,关键是尽量减小试验设备的容量。串联谐振技术的应用是降低测试设备容量的有效措施。试验证明,变频串联谐振装置可以用较低的电压和较小容量的供电设备使电缆绝缘承受较高的试验电压。目前,从国外引进的整套变频串联谐振试验设备包括一个固定电感为10 ~ 100 h的电抗器,安装在一辆20 t平板车上,用一辆货柜车安装频率调节器、变压器和计算机控制系统。整套设备的变频范围为30 ~ 300赫兹,输出电压可达250千伏,电流为75安,适用于220千伏交联聚乙烯电缆的交流耐压试验。塑料电缆的局部放电试验橡塑电缆的绝缘中有气隙和潮气。在额定DC电压下,只有很短的局部放电过程或没有局部放电。在额定交流电压下,可能会也可能不会发生局部放电。在局部放电的情况下,放电过程相对较短,局部放电过程在一定时间内不会破坏电缆的绝缘,但却是非常有害的。因此,仅测量电缆的特定部分的局部放电,如电缆的可疑部分、中间接头、端子等。结论一:对于橡塑电缆,DC耐压试验只能发现电缆绝缘明显恶化或击穿。因为它对电缆有“破坏性”影响,所以它仅作为最后手段使用,仅供参考。超低频测试装置由运行控制和高压电源组成。现场操作轻便,对电缆无“损伤”效应。它可用作橡塑电缆的测试方法。目前,由于技术限制,它主要用于测试小于或等于35千伏的电缆。变频谐振试验装置由变频电源、励磁变压器、谐振电抗器和分压器组成。将这种方法用于小于或等于35千伏的电缆的现场操作是很麻烦的,并且它可以用作大于或等于66千伏的电缆的现场测试方法。d .对于大于或等于110千伏的电缆,振荡电压法体积小,便于现场操作,但是否能起到超低频和变频谐振试验的作用还有待验证。e .局部放电试验只能检测电缆的特殊部分(中间接头、终端头等)。),有必要对大于或等于110千伏的电缆进行现场测试。介质损耗测量方法由于其自身的局限性,在现场使用中几乎没有意义。目前电缆线路的电气测试方法很多,不同的电压等级和不同类型的电力电缆有不同的测试方法。介绍了油浸纸绝缘电缆、塑料绝缘电缆和交联聚乙烯电缆的测试方法。电缆线路的电流电气试验包括:DC耐压和泄漏电流试验、工频耐压试验、测量绝缘电阻、绝缘油试验、局部放电试验、0.1赫兹超低频试验、交流变频谐振试验等。目前,电力部门对不同电压等级、不同类型的电力电缆线路的测试方法和测试内容各不相同。
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