電力電纜的耐壓試驗方法,電力電纜經(jīng)常作為發(fā)電廠、變電所及工礦企業(yè)的動力引入(或引出)線,在城鄉(xiāng)電網(wǎng)中大量使用,現(xiàn)大都采用交聯(lián)聚乙烯絕緣。交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜(以下簡稱交聯(lián)電纜)在投運(yùn)前的試驗項目上由于被試設(shè)備容量較大的原因,有的地方仍在沿襲使用直流耐壓的試驗方法。近年來國際、國內(nèi)的很多研究機(jī)構(gòu)的研究成果表明直流試驗對交聯(lián)聚乙烯電纜有不同程度的損害。
1耐壓試驗中的重要問題
高電壓試驗技術(shù)的一個通用原則:試品上所施加的試驗電壓場強(qiáng)必須模擬高壓電器的運(yùn)行工況。高電壓試驗得出的通過或不通過的結(jié)論要代表高壓電器中的薄弱點(diǎn)是否對今后的運(yùn)行帶來危害。這就意味著試驗中的故障機(jī)理應(yīng)與電器運(yùn)行中的機(jī)理有相同的物理過程。按照此原則,交聯(lián)電纜進(jìn)行直流耐壓試驗的問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
1)直流電壓下,電場強(qiáng)度是按照電阻率分布的,而交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣層中的材料含有很多成分,其電阻率分布是不均勻的,同時電阻率受溫度等因素影響比較大,所以在直流電壓下,交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣層中的電場分布是不均勻的,這就可能出現(xiàn)絕緣層有的地方電場很強(qiáng),有的地方電場卻比較弱的情況,導(dǎo)致局部絕緣擊穿,在運(yùn)行中引起事故。
2)電纜在直流電壓下會產(chǎn)生“記憶"效應(yīng),存儲積累單極性殘余電荷。一旦有了由于直流耐壓試驗引起的“記憶性",需要很長時間才能將這種直流電壓釋放。電纜如果在直流殘余電荷未釋放之前投入運(yùn)行,直流電壓便會疊加在工頻電壓峰值上,使得電纜上的電壓值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其額定電壓,有可能導(dǎo)致電纜絕緣擊穿。
3)交聯(lián)聚乙烯電纜的直流耐壓試驗,由于空間電荷的效應(yīng),絕緣中的實際電場強(qiáng)度最高可達(dá)電纜絕緣工作電場強(qiáng)度的十幾倍,所以即使電纜在通過了直流耐壓試驗不發(fā)生擊穿,也會引起絕緣的嚴(yán)重?fù)p傷。
4)直流耐壓試驗所施加的直流電壓電場強(qiáng)度分布狀況與運(yùn)行中的交流電壓電場強(qiáng)度分布狀況不同,直流耐壓試驗并不能模仿運(yùn)行狀態(tài)下電纜承受的過電壓,而且也不能有效地發(fā)現(xiàn)電纜本身及電纜接頭和施工工藝上的缺陷。近些年由于城、農(nóng)網(wǎng)建設(shè)改造的進(jìn)行,交聯(lián)電纜越來越多。僅僅靠直流耐壓試驗后就將電纜投入運(yùn)行,而在運(yùn)行電壓下發(fā)生電纜或電纜頭擊穿的事例也時有發(fā)生。所以,用非直流耐壓試驗替代原來的直流耐壓試驗,以避免直流試驗對電纜造成損傷,保證電纜安全可靠運(yùn)行勢在必行。
2耐壓試驗方法
非直流耐壓試驗方法主要有以下幾種:
1)振蕩電壓試驗是用直流電源充電,通過一個放電球隙給一組串聯(lián)電阻和電抗放電,得到一個阻尼振蕩電壓。該方法比直流耐壓試驗方法有效,但仍不如工頻試驗有效。
2)低頻(0.1 Hz)耐壓試驗。由于被試交聯(lián)電纜的電容量很大,工頻試驗時所需試驗變壓器的容量也很大,導(dǎo)致試驗設(shè)備笨重,不適宜現(xiàn)場使用。采用0.1 Hz作為試驗電源,理論上可以將試驗變壓器的容量降到1/500,大大降低了試驗變壓器的重量,可將試驗變壓器移動到現(xiàn)場進(jìn)行試驗。目前,該方法主要應(yīng)用于中低壓電纜的試驗。由于電壓等級偏低,不能用于66 kV及以上高壓電纜試驗。
3)諧振耐壓試驗??烧{(diào)電感型諧振試驗系統(tǒng)可滿足耐壓要求,但由于重量大,可移動性差,主要用于實驗室。而變頻諧振試驗方法能滿足高壓交聯(lián)電纜的耐壓要求,具有重量輕、可移動性好的特點(diǎn),適宜現(xiàn)場試驗。該方法采用固定電抗器作為諧振電抗器,以調(diào)頻的方式實現(xiàn)諧振,頻率調(diào)節(jié)范圍為30~300 Hz,符合CIGRE WG21.09《高壓擠包絕緣電纜竣工試驗建議導(dǎo)則》中推薦使用工頻及近似工頻(30~300 Hz)的交流電壓。這種交流電壓可以重現(xiàn)與運(yùn)行工況相同的場強(qiáng),并已證明是有效的方法。
交流耐壓試驗由于試驗狀況接近電纜的運(yùn)行工況,耐壓電壓值較低,而且耐壓時間適當(dāng)加長,更能反映電纜絕緣的狀況以及發(fā)現(xiàn)絕緣中的缺陷。因此,國內(nèi)外機(jī)構(gòu)大力推薦交流耐壓試驗,取代現(xiàn)行的直流耐壓試驗。
交流耐壓試驗是現(xiàn)場檢驗交聯(lián)電纜的敷設(shè)和附件安裝質(zhì)量有效的手段。實際運(yùn)用中,電纜、發(fā)電機(jī)、大型變壓器、GIS、耦合電容器等設(shè)備在耐壓試驗時都呈容性、對容性負(fù)載,可以采取諧振的方法進(jìn)行交流耐壓試驗,不僅可以降低電源容量,減小設(shè)備體積,還可以使試驗更安全、方便、有效。