[電力電纜耐壓試驗(yàn)方法淺析]電力電纜耐壓試驗(yàn)

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1、[電力電纜耐壓試驗(yàn)方法淺析]電力電纜耐壓試驗(yàn) 　　摘要:本文首先簡要分析了電力電纜耐壓試驗(yàn)的方法以及應(yīng)用現(xiàn)狀，然后對直流耐壓與交流耐壓試驗(yàn)方法進(jìn)行差異分析，最后結(jié)合實(shí)際應(yīng)用對電力電纜耐壓試驗(yàn)方法進(jìn)行探討研究。 　　關(guān)鍵詞：電力電纜；試驗(yàn)方法；直流耐壓；交流耐壓 　　Abstract: This paper briefly analyzed the power cable withstand voltage test method and the application present situation, then the DC voltage and AC voltage withsta

2、nd test method of variance analysis, combined with the actual application of the power cable withstand voltage test method research. 　　Key words: power cable; methods of test; DC voltage; AC voltage 　　 中圖分類號 :F407.61文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 　　 　　電力電纜耐壓試驗(yàn)的方法分析與應(yīng)用現(xiàn)狀 　　1.1電力電纜耐壓試驗(yàn)方法分析 　　 目前，在電力電纜的使用上，油浸紙絕緣電纜、塑料絕

3、緣電纜和交聯(lián)聚乙烯電纜這三種較為常見。但由于實(shí)際輸電中的特殊需要，充油油紙絕緣的電力電纜開始逐漸被交聯(lián)聚乙烯絕緣的電力電纜所取代。不同類型的電力電纜在電氣試驗(yàn)的方法采用上也是有所不同的，現(xiàn)行電力電纜的試驗(yàn)方法主要包括：直流耐壓和泄漏電流試驗(yàn)、變頻諧振試驗(yàn)、0.1Hz超低頻耐壓試驗(yàn)、振蕩電壓試驗(yàn)等。在對電力電纜進(jìn)行耐壓試驗(yàn)前應(yīng)當(dāng)結(jié)合電纜的電壓等級以及類型，選擇適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)方法。在交聯(lián)聚乙烯電纜被廣泛使用之前，考慮到試驗(yàn)設(shè)備的限制和試驗(yàn)量過大的原因，在很長的一段時(shí)間里，一直是在采用直流耐壓的試驗(yàn)方法對電力電纜進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。對油紙絕緣電力電纜的試驗(yàn)，一般都是采用直流耐壓。 　　1.2耐壓試驗(yàn)方法的應(yīng)用

4、現(xiàn)狀 　　 近些年，由于我國城鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的普及，交聯(lián)聚乙烯電纜的使用也越來越多。大多這些交聯(lián)電纜都是采用直流耐壓試驗(yàn)后就將開始投入使用，也出現(xiàn)了許多電纜或電纜頭擊穿的案例。根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)研究表明，交聯(lián)聚乙烯結(jié)構(gòu)具有存儲積累單極性殘余電荷的能力，當(dāng)經(jīng)過直流耐壓試驗(yàn)后，如果不能有效的釋放直流殘余電荷，在使用后在直流殘余電荷加上交流電壓峰值就可能導(dǎo)致交聯(lián)聚乙烯電纜發(fā)生擊穿，因此采用直流耐壓的方法對交聯(lián)聚乙烯電纜進(jìn)行耐壓試驗(yàn)會對電纜本身造成損害。另外，在直流和交流電壓下，電纜內(nèi)部的電場分布情況完全不同。在直流電壓下，電纜內(nèi)部的場強(qiáng)分布不均勻，而在交流電壓下，其電場分布比較穩(wěn)定。綜合考慮直流耐壓試驗(yàn)方

5、法的缺點(diǎn)，交流耐壓試驗(yàn)方法逐漸得到人們的關(guān)注，在其研究方面得到了很大的突破，在目前電力電纜的檢驗(yàn)中也已經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用[1]。 　　直流耐壓與交流耐壓試驗(yàn)方法差異分析 　　2.1直流耐壓試驗(yàn) 　　 直流耐壓試驗(yàn)采用的是直流電壓發(fā)生器作為試驗(yàn)電源，在實(shí)際應(yīng)用中，由于直流耐壓的電壓較高，可以有效的發(fā)現(xiàn)絕緣某些局部缺陷。在進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)時(shí)，能夠同時(shí)進(jìn)行直流泄漏電流試驗(yàn)，使用微安表測量時(shí)，可以接在高壓端，也可以接在低壓端。直流耐壓試驗(yàn)（接線原理如圖一）具有試驗(yàn)設(shè)備輕便、對絕緣損害低、可繪制伏安特性曲線、電壓高易發(fā)現(xiàn)缺陷、易發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)端部缺陷等特點(diǎn)，這也是直流耐壓與交流耐壓試驗(yàn)相比的優(yōu)點(diǎn)所在。

6、但是，直流耐壓試驗(yàn)方法在應(yīng)用中也有許多的缺點(diǎn)，在直流電壓下絕緣電纜內(nèi)部的電場分布不均勻，不能很好的反映絕緣電纜的真實(shí)狀況。其次，考慮到空間電荷效應(yīng)，交聯(lián)聚乙烯電纜的在直流耐壓試驗(yàn)中，絕緣中的實(shí)際電場強(qiáng)度比電纜絕緣的工作電場強(qiáng)度高很多倍，就算交聯(lián)電纜在直流耐壓試驗(yàn)后沒有被擊穿，依然會對其造成很大的損害。 　　 　　圖一：直流耐壓或泄漏試驗(yàn)接線原理圖 　　2.2交流耐壓試驗(yàn) 　　 交流耐壓和直流耐壓都是對電力電纜的耐壓試驗(yàn),都是判斷電纜絕緣強(qiáng)度的方法。交流耐壓試驗(yàn)對電力電纜絕緣能力的檢驗(yàn)相對于交流耐壓試驗(yàn)會更加嚴(yán)格,可以非常準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)其中的缺陷問題。交流耐壓試驗(yàn)是檢測交聯(lián)電纜絕緣強(qiáng)度最直接最有效的

7、方法，不僅能夠確保電力電纜在實(shí)際使用中的良好穩(wěn)定性，而且對其大量的投入使用有著關(guān)鍵的影響作用。交流耐壓試驗(yàn)是破壞性試驗(yàn)，會致使絕緣中的某些缺陷問題加大化，所以在交流耐壓試驗(yàn)前應(yīng)該對被檢驗(yàn)的電纜進(jìn)行非破壞性試驗(yàn)，只有在試驗(yàn)結(jié)果合格的情況下才可以進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。如果沒有先進(jìn)行這些試驗(yàn)，就有可能造成一些不必要的損害。常見的交流耐壓試驗(yàn)裝置有試驗(yàn)變壓器、工頻和變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)，需要根據(jù)被試驗(yàn)電纜與設(shè)備容量大小合理選擇工頻或者變頻。 　　 綜合分析直流耐壓與交流耐壓試驗(yàn)方法的區(qū)別，可知直流耐壓試驗(yàn)方法的試驗(yàn)效果較差，并且對電纜會造成一定程度的危害，而交聯(lián)聚乙烯電纜交流耐壓試驗(yàn)對電纜的絕緣以及損害程

8、度較小，并且易于發(fā)現(xiàn)絕緣中的缺陷。交流耐壓更接近于運(yùn)行時(shí)的電場分布，所以交流耐壓比直流耐壓更能反映出設(shè)備的狀態(tài)，因此對交聯(lián)電力電纜不適合采用直流耐壓，而應(yīng)該采用交流耐壓試驗(yàn)方法。 　　3.電力電纜交流耐壓試驗(yàn)方法探究 　　3.1超低頻電壓試驗(yàn) 　　 目前，在許多的世界發(fā)達(dá)國家中，對于采用超低頻交流電壓進(jìn)行中低壓電纜的耐壓試驗(yàn)已經(jīng)得到普遍運(yùn)用，我國在對低壓電纜進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)也采用過這種方法，但由于試驗(yàn)設(shè)備的原因，沒有能夠得到廣泛應(yīng)用。超低頻交流耐壓試驗(yàn)裝置（裝置原理如圖二）的輸出頻率一般為0.01～0.1Hz，也是一種交流耐壓試驗(yàn)方法。對于交聯(lián)聚乙烯電纜不宜采用直流電壓進(jìn)行現(xiàn)場耐壓試驗(yàn)，而應(yīng)當(dāng)采

9、用超低頻0.1Hz耐壓試驗(yàn)。在交流電壓條件下采用超低頻試驗(yàn)可以減小試驗(yàn)設(shè)備的體積和重量。0.1Hz超低頻耐壓試驗(yàn)可以有效的替代工頻耐壓試驗(yàn)，而且與工頻試驗(yàn)相比優(yōu)越性要多得多，操作簡單，設(shè)備輕便，非常適合現(xiàn)場使用。但由于超低頻電壓試驗(yàn)電壓等級偏低，還不能用于110kV及以上的高壓電纜試驗(yàn)，對6-10kv交聯(lián)電纜的絕緣厚度較薄，可采用超低頻0.1Hz耐壓試驗(yàn)[2]。 　　 　　圖二：超低頻電壓試驗(yàn)設(shè)備原理圖 　　3.2變頻諧振試驗(yàn) 　　 對交聯(lián)電纜進(jìn)行工頻交流耐壓試驗(yàn)（試驗(yàn)接線原理如圖三）對試驗(yàn)設(shè)備的容量有很高的要求，其線路越長，試驗(yàn)電源容量也就越高。然而由于現(xiàn)場耐壓試驗(yàn)需要盡可能的減小試驗(yàn)設(shè)備的

10、容量，若采用變頻諧振試驗(yàn)，就可以有效的減小試驗(yàn)設(shè)備容量。諧振耐壓試驗(yàn)分為變頻諧振試驗(yàn)與可調(diào)電感型諧振試驗(yàn)。變頻諧振試驗(yàn)可以達(dá)到很好的耐壓試驗(yàn)要求，而且試驗(yàn)設(shè)備輕，具有很好的移動性，常常應(yīng)用在現(xiàn)場耐壓試驗(yàn)中，在現(xiàn)場試驗(yàn)中，可以根據(jù)實(shí)際情況，合理選擇串聯(lián)諧振、并聯(lián)諧振或串并聯(lián)諧振，來滿足對電壓、電流的要求。而可調(diào)電感型諧振試驗(yàn)雖然同樣能夠達(dá)到很好的耐壓檢測，但考慮到其試驗(yàn)設(shè)備過重，所以一般用于試驗(yàn)室中，相比來說變頻諧振試驗(yàn)方法具有更好的適用性。經(jīng)過試驗(yàn)證明，變頻諧振裝置能夠以較低電壓、較小容量的電源設(shè)備，使電纜絕緣承受較高的試驗(yàn)電壓，35kv及以上交聯(lián)電纜應(yīng)該采用變頻式諧振耐壓試驗(yàn)。 　　 我局高

11、壓試驗(yàn)班于x年購買了一臺磐電科技公司生產(chǎn)的變頻諧振升壓系統(tǒng)，型號為BPXZ－PD22－132，配6臺22kV2A電抗器（每臺電抗器為105H），該升壓裝置采用了調(diào)節(jié)電源頻率的方式使得電抗器與被試電容實(shí)現(xiàn)諧振，從而在被試品上獲得高電壓大電流。交付到我們試驗(yàn)班后，我班先后開展了多次10～35kV橡塑電纜（95～300mm2）交流耐壓試驗(yàn)外，還另外包括：10kV電力電容器（2400～6000Kvar）交流耐壓試驗(yàn)、10～35 kV電力變壓器交流耐壓試驗(yàn)、110kV電力變壓器中性點(diǎn)交流耐壓試驗(yàn)。 　　 　　圖三:變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)接線原理圖 　　 　　3.3振蕩電壓試驗(yàn) 　　 在實(shí)際耐壓試驗(yàn)中主要采

12、用的是超低頻電壓試驗(yàn)和變頻諧振試驗(yàn)這兩種方法，而振蕩電壓試驗(yàn)（試驗(yàn)接線原理如圖四）雖比直流耐壓試驗(yàn)有效，但其效果卻不如工頻試驗(yàn)好，因此并沒有得到廣泛使用。振蕩電壓試驗(yàn)是利用直流電源給電纜充電，通過一個放電球隙給一組串聯(lián)電阻和電抗放電，然后得到一個阻尼振蕩電壓。 　　 　　圖四：振蕩電壓試驗(yàn)接線原理圖 　　結(jié)語 　　 總而言之，隨著城市電網(wǎng)建設(shè)步伐的加快，電力電纜作為一種重要的輸電設(shè)備，在其中起著越來越重要的作用。在電力電纜的耐壓試驗(yàn)方面，必須做到電力電纜的有效耐壓檢測，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況，根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果合理選擇試驗(yàn)方法。在面對如何選擇直流耐壓或者交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，也應(yīng)充分考慮電力電纜的類型。直流

13、耐壓試驗(yàn)不能模擬高壓交聯(lián)電纜的運(yùn)行工況，試驗(yàn)效果差，并且有一定的危害性，在現(xiàn)場竣工驗(yàn)收試驗(yàn)時(shí)，不宜再采用直流耐壓的方法。交流變頻諧振試驗(yàn)裝置，不僅符合南方電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、IEC和國標(biāo)的有關(guān)要求，又方便試驗(yàn)工現(xiàn)場搬運(yùn)與操作，而且通過電抗器串并聯(lián)的方式可以滿足高壓交聯(lián)電纜現(xiàn)場交流耐壓的要求，從而很好地檢驗(yàn)交聯(lián)電纜的敷設(shè)和附件安裝質(zhì)量。只有做好了電力電纜的試驗(yàn)，才能有效地保障電力供應(yīng)，為城市電網(wǎng)發(fā)展提供更多的保障。 　　參考文獻(xiàn)： 　　[1] 羅軍川，交聯(lián)電力電纜耐壓試驗(yàn)方法有效性評析[J].電工技術(shù)，x（11）. 　　[2] 鄭棟才，淺析橡塑電力電纜耐壓試驗(yàn)方法[J].城市建設(shè)理論研究，x（13）. 　　[3] 石峰，交聯(lián)聚乙烯電纜耐壓試驗(yàn)方法[J].東北電力技術(shù)，x（01）. 　　[4] 賈萬義，變頻諧振方法在電力電纜耐壓試驗(yàn)中的應(yīng)用[J].寧夏電力，x（03）. 　　注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。