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淺析高壓直流耐壓試驗(yàn)在發(fā)現(xiàn)電纜絕緣缺陷中的

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  電力電纜作為一種輸電設(shè)備,不但具有占地少、供電可靠性高、運(yùn)行和維護(hù)簡(jiǎn)便、可保密等優(yōu)點(diǎn),而且有利于提高電力系統(tǒng)功率因數(shù),有利于美化城市.由于進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)的方法種類(lèi)較多,接線(xiàn)方式各異,試驗(yàn)結(jié)果差別很大。隨著交聯(lián)電纜的廣泛使用,對(duì)油浸紙絕緣電纜和交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜都采用直流耐壓試驗(yàn)是否合適,如何正確判斷電纜的試驗(yàn)結(jié)果,能否投入運(yùn)行,這些都是我們?cè)诠ぷ髦杏龅降膶?shí)質(zhì)性問(wèn)題,需要我們正確地判斷并得出正確的結(jié)論,為電纜的安全運(yùn)行提供可靠的依據(jù)。

  1 直流耐壓試驗(yàn)對(duì)交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的局限性

  交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜電性能優(yōu)良、制造工藝簡(jiǎn)單、安裝方便,被廣泛采用,已成為紙絕緣電纜的替代品。按高壓試驗(yàn)的通用原則,被試品上所施加的試驗(yàn)電壓場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)模擬高壓電器的運(yùn)行狀況。這對(duì)檢驗(yàn)交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜效果不明顯,而且還可能產(chǎn)生負(fù)作用,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

  1.1 交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜在直流電壓下會(huì)積累單極性電荷,釋放由直流耐壓試驗(yàn)引起的單極性空間電荷需要很長(zhǎng)時(shí)間。電纜如果在直流殘余電荷未完全釋放之前投入運(yùn)行,直流電壓便會(huì)疊加在工頻電壓峰值上,電纜上的電壓值將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其額定電壓。這會(huì)導(dǎo)致電纜絕緣老化加速,使用壽命縮短,嚴(yán)重的會(huì)發(fā)生絕緣擊穿。

  1.2 交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的半導(dǎo)體凸出處和污穢點(diǎn)等處容易產(chǎn)生空間電荷,但如果在試驗(yàn)時(shí)電纜終端接頭發(fā)生表面閃絡(luò)或電纜附件擊穿,會(huì)造成電纜芯線(xiàn)中產(chǎn)生波振蕩,危害其他正常的電纜和接頭的絕緣。交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜一個(gè)致命弱點(diǎn)是絕緣內(nèi)容易產(chǎn)生水樹(shù)枝,在直流電壓下,水樹(shù)枝會(huì)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌?shù)枝,并形成放電,加速了絕緣水劣化,以致于在運(yùn)行工頻電壓作用下形成擊穿。

  1.3 直流耐壓試驗(yàn)不能有效發(fā)現(xiàn)交流電壓作用下電纜的某些缺陷。如在電纜附件內(nèi),在交流電壓下,絕緣機(jī)械損傷等缺陷處最易發(fā)生擊穿,在直流電壓下則不會(huì)。直流耐壓試驗(yàn)?zāi)M高壓交聯(lián)電纜的運(yùn)行狀況,其試驗(yàn)效果差,并且有一定的危害性。

  2 交流耐壓試驗(yàn)

  直流耐壓試驗(yàn)?zāi)M交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的運(yùn)行場(chǎng)強(qiáng)狀態(tài)不能達(dá)到所期望的試驗(yàn)效果,可以考慮用交流耐壓試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)電纜敷設(shè)和附件的安裝質(zhì)量。

  2.1 0.1Hz超低頻電壓 根據(jù)試驗(yàn)容量(試驗(yàn)容量公式S=wCUs2,式中的C為被試電纜電容量;Us為試驗(yàn)電壓;f為工頻頻率),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。因此,原來(lái)為大型旋轉(zhuǎn)式電機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)而開(kāi)發(fā)的超低頻電壓設(shè)備可為塑料絕緣電纜直流電壓試驗(yàn)所用。在基礎(chǔ)調(diào)查研究中,首先針對(duì)各種模擬配置求出在0.1Hz和50Hz時(shí)試驗(yàn)電壓(U0的2倍)等值的對(duì)絕緣施加的電壓負(fù)荷。在經(jīng)電纜現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)試用后,開(kāi)始考慮在現(xiàn)行的關(guān)于中壓電纜的VDE標(biāo)準(zhǔn)中采納超低頻技術(shù)。0.1Hz的推薦試驗(yàn)電平為3U0。與用50Hz的試驗(yàn)相比,引發(fā)在薄弱點(diǎn)上的擊穿明顯變快。60min的試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間是必要的,以便在試驗(yàn)中使可能存在的薄弱點(diǎn)發(fā)生擊穿。由此可見(jiàn),超低頻試驗(yàn)設(shè)備是可行有效的。

  2.2 振蕩電壓脈沖 振蕩電壓脈沖源于國(guó)際大電網(wǎng)21-09/2工作組的推薦標(biāo)準(zhǔn),該組在20世紀(jì)80年代進(jìn)行可替代塑料絕緣高壓電纜設(shè)施直流電壓試驗(yàn)選擇方案的調(diào)查研究。按照有無(wú)極性變換的電路變形,這種電壓波形因其隨時(shí)間的變化避免了空間電荷效應(yīng)。此外,采用這種電壓波形,在現(xiàn)場(chǎng)可用相對(duì)比較簡(jiǎn)單的方法產(chǎn)生很高的試驗(yàn)電平。與低頻方法不同,它適用于高壓電纜設(shè)施。目前,這些試驗(yàn)方法在我國(guó)還沒(méi)有普及,無(wú)論硬件還是軟件,尚處于研究階段。

  3 試驗(yàn)結(jié)果的分析與判斷

  一般可認(rèn)為通過(guò)直流耐壓試驗(yàn)而未被擊穿的電纜的絕緣是合格的,該電纜可以投入系統(tǒng)運(yùn)行。但并不是說(shuō),通過(guò)直流耐壓試驗(yàn)的電纜質(zhì)量就是好的。具有優(yōu)良質(zhì)量的電纜線(xiàn)路應(yīng)在合理運(yùn)用及無(wú)外力損傷的情況下安全運(yùn)行數(shù)十年無(wú)事故。判斷電力電纜線(xiàn)路絕緣優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)如下:①電纜經(jīng)直流耐壓試驗(yàn)后絕緣擊穿者,不能投入系統(tǒng)運(yùn)行,應(yīng)立即測(cè)尋故障點(diǎn)并進(jìn)行搶修。②泄漏電流隨試驗(yàn)電壓的增高而急劇上升者,或者電纜在試驗(yàn)電壓穩(wěn)定后泄漏電流急劇上升,不能投入系統(tǒng)運(yùn)行,應(yīng)人為提高試驗(yàn)電壓將電纜擊穿,然后測(cè)尋故障點(diǎn)并進(jìn)行搶修。③若泄漏電流值很不穩(wěn)定(排除電源電壓波動(dòng)等外界因素),則可能是電纜絕緣內(nèi)部微小氣隙的局部放電引起的。這時(shí)可延長(zhǎng)耐壓持續(xù)時(shí)間或提高試驗(yàn)電壓,觀察泄漏電流的變化情況。如果在延時(shí)或提高電壓的情況下,泄漏電流惡化趨勢(shì)不大,可以投入系統(tǒng)運(yùn)行,3個(gè)月后再?gòu)?fù)試。④泄漏電流不平衡系數(shù)超過(guò)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)(不平衡系數(shù)不大于2),應(yīng)首先排除外界因素造成的影響,當(dāng)確認(rèn)是由電纜絕緣內(nèi)部缺陷引起的泄漏電流不平衡時(shí),應(yīng)采取上述第③條中的延時(shí)或提高試驗(yàn)電壓的方法進(jìn)行考核、判斷與處理。⑤泄漏電流隨時(shí)間延長(zhǎng)有上升趨勢(shì),且泄漏電流值比上次顯著增大時(shí),可采取上述第③條中的延時(shí)或提高試驗(yàn)電壓的方法進(jìn)行考核、判斷與處理。⑥短電纜或其他有微弱缺陷的電纜的泄漏電流偏大而泄漏電流值穩(wěn)定、平衡時(shí),可投入系統(tǒng)運(yùn)行。但應(yīng)在6個(gè)月后進(jìn)行復(fù)試。⑦直流耐壓試驗(yàn)中有少數(shù)閃絡(luò)現(xiàn)象,但在延時(shí)或提高試驗(yàn)電壓情況下,閃絡(luò)現(xiàn)象不再出現(xiàn)者,允許投入系統(tǒng)運(yùn)行,但需6個(gè)月后復(fù)試;如果仍有閃絡(luò)現(xiàn)象出現(xiàn),一般應(yīng)找出故障點(diǎn)并予以排除。

  以上各條中,需做復(fù)試并且復(fù)試結(jié)果無(wú)明顯惡化趨勢(shì)的電纜,均可投入系統(tǒng)運(yùn)行,并不再列入復(fù)試范圍;如果復(fù)試結(jié)果具有明顯惡化趨勢(shì),則應(yīng)找出原因并予以修復(fù)。

  4 結(jié)束語(yǔ)

  直流耐壓試驗(yàn)不能有效地發(fā)現(xiàn)高壓交聯(lián)聚乙烯主絕緣電纜的缺陷,在直流電壓下,由于溫度和電場(chǎng)強(qiáng)度的變化,交聯(lián)聚乙烯絕緣層的電阻系數(shù)會(huì)隨之發(fā)生變化,絕緣層各處電場(chǎng)強(qiáng)度分布因溫度不同而各異,在同樣厚度下的絕緣層,因?yàn)闇囟壬叨鴵舸┧浇档停捎诟邏航宦?lián)聚乙烯絕緣層厚,因此不宜用于直流試驗(yàn)測(cè)試;交流耐壓試驗(yàn)是檢驗(yàn)交聯(lián)電纜絕緣質(zhì)量的有效手段。準(zhǔn)確有效的掌握電纜各部位的運(yùn)行狀況有利于提高電纜的安全運(yùn)行,減少電纜在運(yùn)行中的故障。

  參考文獻(xiàn)

  1陳天翔,王寅仲編著《電氣試驗(yàn)》北京:中國(guó)電力出版社,2005 ISBN 978-7-5083-2939-0.

  2 國(guó)家電力監(jiān)管委員會(huì)電力業(yè)務(wù)資質(zhì)管理中心編寫(xiě)組編。電工進(jìn)網(wǎng)作業(yè)許可考試參考教材《高壓類(lèi)理論部分》2006.4 ISBN 978-7-5005-9015-6.

  3 《高電壓測(cè)試與設(shè)計(jì)》GallagherTJ,PearmainAJ.顧樂(lè)觀,陳先

  祿等譯.重慶大學(xué)出版社,1989.

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