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電力電纜在電力係統及城市配電網中使用廣泛, 具有占地少,供電可靠,有利於提高電力係統功率因素等優點,其絕緣狀況直接影響電力係統發、供、配電的安全運行。 隨著城市規模的擴大,投入運行的高壓電力電纜(電壓為 6~10kV )逐年增多。 20 世紀 90 年代以前均為粘性油紙絕緣電纜,近年來,隨著技術進步,粘性油紙絕緣電纜已淘汰,逐步被交聯乙烯電纜所取代。 根據多年的一線工作經驗,筆者知道電力電纜終端頭是電氣設備中最容易發生擊穿或短路故障的設備之一。 因此電纜投運前及運行中應當按《規程》要求對電纜進行電氣試驗,以便及時發現缺陷,及時處理,防止電力事故的發生。 對於油紙絕緣的電纜,過去主要采用直流耐壓試驗,測量泄漏電流和絕緣電阻來判斷其絕緣的好壞。 隨著交聯聚乙烯( XLPE )電力電纜越來越被廣泛應用, 電力電纜的試驗方法引入交流耐壓試驗,包含工頻耐壓試驗、諧振耐壓試驗、超低頻 0.1Hz 耐壓試驗、振蕩電壓試驗等。 直流耐壓的種類較多,接線方式各異,試驗結果差別很大,直流耐壓試驗和交流耐壓試驗是否都適合用於交聯聚乙( XLPE )電力電纜的電氣試驗,在實際工作中,需要91看片在线免费下载選擇合理的試驗方法和正確判斷試驗結果,查出電纜的絕緣狀態,為電纜的安全運行提供可靠的保證。
直流耐壓試驗適用性和局限性
直流耐壓試驗適用於油紙絕緣電纜
直流耐壓試驗的目的在於檢驗電纜的耐壓強度, 檢查絕緣幹枯、氣泡、紙絕緣中的機械損傷和工藝包纏缺陷,實踐證明效果良好,可獲取其內部缺陷的可靠數據。 因為在直流電壓狀況下絕緣物質中的電壓依照電阻係數分配, 如果絕緣物質存在問題, 電壓大多被和有問題部分串聯的沒有受到損壞的絕緣物質的電阻承受,讓問題較易被發現,較便捷找到介質缺陷。 電纜紙絕緣在直流電壓狀況下的擊穿強度大概是交流電壓狀況下的兩倍, 因此能夠加上更高的直流電壓對不導電油紙絕緣進行耐壓試驗。 在很多狀況下,用搖表試驗電纜的不導電性能優良,可是在直流耐壓試驗中發生絕緣被擊穿,因此直流耐壓是檢測紙絕緣中、高壓電纜缺陷的有效手段。 其優點是所需試驗設備容量小、體積小,攜帶操作方便,特別適合現場試驗,在油紙絕緣電纜上的應用是成功的,國際和國家標準均有明確規定。
直流耐壓試驗對於交聯聚乙烯電纜的局限性
交聯聚乙烯電纜( XLPE )以其結構合理、電性能優良、製造工藝簡單等優點,在國內外獲得越來越廣泛的應用,已成為紙絕緣電纜的替代品。 但是,近年來的運行和研究證明,交聯電纜的絕緣材料在運行中易產生樹枝性放電,造成絕緣老化、損傷,直至影響使用。 近年來國內外的試驗和運行經驗證明:
直流耐壓試驗不能有效地發現交聯聚乙烯電纜中的絕緣缺陷, 相當數量的電纜故障是由於經常性的直流耐壓試驗產生的負麵效應引起的。
( 1 )直流耐壓試驗不能模擬 XLPE 電纜的真實運行工況。
( 2 )交聯聚乙烯絕緣電纜在交流電壓、直流電壓作用下的電場分布有差異, 交聯聚乙烯絕緣層是運用聚乙烯經過化學交聯形成,屬於總體類型的絕緣物質,其介電係數在 2.1~2.3 ,基本不受氣溫變動的影響。 在交流電壓狀況下,交聯聚乙烯電纜絕緣層中的電場分布情況取決於介電係數, 也就是電場程度是依照介電係數反比分配的,此種分布較為平穩。 在直流電壓情況下聚乙烯絕緣層內的電場程度是依照絕緣電阻常數正比分配的。 而絕緣電阻常數分布是不均衡的,此是由於交聯聚乙烯電纜在交聯過程中無法不融進特定數量的副產品, 其帶有比較小的絕緣電阻常數,在絕緣層內分布是不均衡的,因此在直流電壓狀況下交聯聚乙烯電纜絕緣層內的電場分布和理論上的的圓柱體絕緣架構不一樣,和材質的不均衡性相關。
( 3 )交聯聚乙烯絕緣電纜在直流電壓狀況下會累積單極性質的電荷, 如果有了因為直流耐壓試驗導致的單極類型的電荷,要花費較長時間才可以把此種電荷釋放掉,假如電纜在直流剩餘電荷沒有全部釋放完以前加入運行, 直流電壓就會直接加到工頻電壓高峰數值上, 導致電纜絕緣上的電壓數值很大程度上高於其標準電壓,它會增快絕緣衰老,減少使用時長,更有甚者會產生絕緣擊穿。
( 4 )直流耐壓過程中,有部分電力流入到聚合物介質內,構成空間電荷, 讓這個地方的電場程度減弱, XLPE 電纜的半導體不平整的地方和不潔淨的地方較易形成空間電荷, 進而不容易找到缺陷。 另外,假如外部產生灰塵閃絡或者電纜附件出現問題,在已經形成空間電荷的地方,會造成電纜芯線中產生波振蕩。 由於振蕩,電壓快速轉變為異極性,這個地方的場強明顯提高,可能導致多點擊穿,對其他正常的絕緣造成危害。
( 5 ) XLPE 電纜最大的缺點是絕緣內較易形成水樹枝,在直流電壓狀況下會快速變為電樹枝,繼而演變成放電,促進了絕緣老化; 而水樹枝在交流電狀況下仍舊可以維持一定的耐壓數值,且可以維持一段時間。
交流耐壓試驗是鑒定電氣設備絕緣強度最直接的方法,它對於判斷電氣設備能夠投入運行具有決定性的意義,也是保證設備絕緣水平、避免發生絕緣事故的重要手段。因為交流耐壓試驗能充分反映電氣設備在交流電壓下運行時的實際情況,能真實有效地發現絕緣缺陷。
交流耐壓試驗是破壞性試驗。在試驗之前必須對被試品先進行絕緣電阻、吸收比、泄露電流、介質損失角等項目的試驗,試驗結果正常方能進行交流耐壓試驗,若發現設備絕緣情況不良,通常應先進性處理後再做耐壓試驗,避免造成不應有的絕緣擊穿。
1. 交流試驗電壓的產生
工頻高電壓通常采用高壓試驗變壓器來產生。 對電容量較大的被試品,可以采用91看片在线免费下载回路產生高電壓; 對於電力變壓器、電壓互感器等具有繞組的被試品,可以采用100~300Hz的中頻電源對其低壓側繞組激磁在高壓繞組感應產生高壓。
1.1 高壓試驗變壓器回路
交流耐壓試驗的接線,應按被試品的電壓、容量和現場實際試驗設備條件來決定。通常試驗變壓器是成套設備。圖1是一種典型的試驗接線。

Ty—調壓器;T—試驗變壓器;R—限流電阻;r—球隙保護電阻;
G—球間隙;Cx—被試品;C1、C2—電容分壓器高、低壓臂;V—電壓表
在進行變壓器、電容器等電容量較大的被試品的交流耐壓試驗時,試驗變壓器的容量常常難以滿足試驗要求,現場常采用電抗器並聯補償。當參數選擇適當,使兩條並聯支路的容抗與感抗相等時,回路處於並聯諧振狀態,此時試驗變壓器的負載最小。采用並聯諧振回路應特別注意,試驗變壓器應加裝過流速斷保護裝置,因為當被試品擊穿時,諧振消失,試驗變壓器有過電流的危險。
1.2 91看片在线免费下载電路
對SF6組合電器(GIS),發電機和變壓器等電容量較大的被試品進行交流耐壓試驗,需要大容量的試驗設備,可采用91看片在线免费下载試驗裝置,它能夠以較小的電源容量試驗較大電容和較高試驗電壓的試品,回路由被試品負載電容和與之串聯的電抗器和電源組成,如圖2所示。

1.3中頻電源裝置
變壓器的感應耐壓試驗和局放試驗需要中頻電源。現場獲取中頻電源的途徑主要有:中頻電源機組成套裝置、三倍頻電源裝置、中頻同步發電機組和電子式變頻裝置。對大型變壓器試驗,現場使用較多的是中頻電源機組成套裝置。