摘要分析了高电压直流耐压试验可有效发现纸绝缘电缆
缺陷 但在发现交联聚乙烯绝缘电力电缆缺陷方面有局限
性。介绍了通过分析直流耐压试验、泄漏电流来判断电力电
缆主绝缘缺陷的方法。
关键词 直流耐压试验; 绝缘缺陷; 交联聚乙烯
Abstract: the author analyzes the high voltage dc
pressure test can effectively found paper insulation cable
defect, but in found crosslinked polyethylene insulated
power cable defects have limitations. This paper analyzes
dc pressure test, leakage current power cable to judge
Lord insulation fault method.
Keywords: dc pressure test; Insulation fault;
Crosslinked polyethylene
1 前言
电力电缆作为一种输电设备不但具有占地少、供电可
靠性高、运行和维护简便、可保密等优点而且有利于提高
电力系统功率因数有利于美化城市.由于进行直流耐压试验
的方法种类较多接线方式各异试验结果差别很大。随着
交联电缆的广泛使用对油浸纸绝缘电缆和交联聚乙烯绝缘
电缆都采用直流耐压试验是否合适如何正确判断电缆的试
验结果能否投入运行这些都是我们在工作中遇到的实质
性问题需要我们正确地判断并得出正确的结论为电缆的
安全运行提供可靠的依据。
2 直流耐压试验对发现纸绝缘电缆缺陷的有效性
直流耐压试验可判断纸绝缘电缆的好坏并可获取其内
部缺陷的可靠数据。避免交流高电压对纸绝缘的永久性破坏
作用。在直流电压的作用下电缆绝缘中的电压按绝缘电阻
分布当电缆绝缘存在发展性局部缺陷时直流电压将大部
分加在与缺陷串联的未损坏的部分上所以直流耐压试验比
交流耐压试验更容易发现电缆的局部缺陷。电缆直流耐压试
验时电缆导体接负极。这时电缆绝缘中有水分存在将会
因电渗透作用使水分子从表层移向导体发展成为贯穿性击
穿缺陷易于在试验电压下击穿因而有利于发现电缆绝缘
缺陷。在直流电压下绝缘介质中的电压按电阻系数分布
当介质有缺陷时电压主要由与缺陷部分串联的未损介质的
电阻承受使缺陷更容易暴露。电缆纸绝缘在直流电压下的
击穿强度约为交流电压下的 2 倍以上所以可施加更高的直
流电压对绝缘介质进行耐压强度的考验。在许多情况下用
遥表测量电缆的绝缘良好而电缆的绝缘在直流耐压试验中
被击穿。因此直流耐压试验是检验电缆耐压强度、发现纸
绝缘介质受潮、机械损伤等局部缺陷的有效手段。
3 耐压试验
耐压试验分为直流耐压试验和交流耐压试验。目前橡塑
电缆特别是交联聚乙烯电缆得到迅速的发展由于高压交
联聚乙烯电缆采用直流耐压存在有明显缺点。不宜采用直流
电压试验。原因有以下两点①直流试验电压过程中交联聚
乙烯电缆及附近形成空间电荷对绝缘有积累效应加速绝
缘老化缩短使用寿命。②直流电压下绝缘电场分布与实际
运行电压下不同前者按电阻率分布而后者按介电常数分
布。
由于橡塑电缆的绝缘特点直流耐压不能模拟运行工况。
而且由于橡塑电缆对直流电压有记忆效应使直流试验有累
积叠加效应使得运行后电缆承受过电压导致绝缘击穿。
还有一个特点是橡塑电缆的绝缘内易产生水树枝在直流试
验设备试验时充电电流小、容量小、重量轻。
此外直流试验大多数试验电压值在 4.0U0 以下而对
110KV 及以上的橡塑电缆即使有缺陷的接头或严重的气隙
其对直流的耐受力大于 4U0因此直流对于发现高压橡塑电
缆的缺陷已近无效。
3.1 交流耐压试验设备。
谐振试验装置由于把电缆的电容作为谐振参数由谐
振回路提供电流。因此试验设备相对体积小、重量轻可
以在现场实现。
谐振试验装置可以分为调频式谐振、调感式串联谐振
对于交联电缆20HZ~300HZ 的交流电的检测功效是一样
的。
一般可选用调频式谐振装置它是目前做高压电缆耐压
试验的首选设备。它具有品质因数高、试验电流小、输入功
率小、输入功率小、击穿时短路电流等优点。
3.2 交联聚乙烯电缆的常见事故及诊断
3.2.1 水树枝劣化是交联聚乙烯电缆事故的主要原因约
占 70%。对于运行环境恶劣如散热不良的电缆要特别注意。
3.2.2 屏蔽铜带断裂开在屏蔽铜带一端接地的电缆中
当屏蔽铜带断裂时非接地端的铜带上将感应出高电压。导
致断裂部位放电往往破坏绝缘。其事故特点是弹芯比三芯
多断裂部位冒火、冒烟。
3.2.3 铜屏蔽接地故障多半发生在接头处由于密封不
严缆头受潮使铜屏蔽和钢铠之间绝缘下降。电缆护层故障
——原电池原理判断用橡塑电缆护套损伤挥测仪定位电
干电缆线芯在生产过程中易产生尖锐毛刺。电场畸变导致主
绝缘劣化放电。因此 3KV 以上的交联聚乙烯电缆都有两层半
导体材料构成的线芯屏蔽层和绝缘屏蔽层。如果屏蔽层带做
得厚度不够厚薄不均、直接影响电缆的安全运行和寿命。
4 电缆绝缘试验的技术
4.1 直流耐压试验时必须采用负极性连接
一般在进行直流耐压试验时只注意接线是否正确而
忽略电压极性的问题。电力电缆直流击穿强度与电压极性有
关如将电缆芯接正极在电场作用下电缆绝缘层水分将
会渗透移向电场较弱的铅皮结果使缺陷不易发现击穿电
压比电缆芯按负极接线时提高 10%。因此对电力电缆进行
直流耐压试验要采用负极性连接。
4.2 直流耐压试验时必须将电缆充分放电
电力电缆的电容量很大进行直流耐压试验后剩余电
荷的能量还比较大直接影响绝缘电阻和吸收比的测量。如
果电缆在第一次直流耐压试验后放电时间短未将剩余电
荷放尽就进行绝缘电阻试验充电电流与吸收电流会比第一
次减小这样就会出现绝缘电阻虚假增大和吸收比减小的现
象。
4.3 直流耐压试验时必须加以屏蔽
对电力电缆进行直流耐压及直流泄漏试验时因试验电
压较高绝缘良好的电缆泄漏电流较小因而设备引起的杂
散电流对试验结果影响很大。为了消除杂散电流对试验结果
的影响采用微安表接在高压侧高压引线及微安表加屏蔽
接线。这种试验接线由于采取微安表接在高压回路且高
压引线和微安表加了屏蔽因此能消除高压引线电晕和试验
设备杂散电流对试验结果的影响其试验结果的准确度高。
此种接线对电缆外皮对地绝缘或不绝缘的都可采用。
5 试验结果的分析与判断
一般可认为通过直流耐压试验而未被击穿的电缆的绝缘
是合格的该电缆可以投入系统运行。但并不是说通过直
流耐压试验的电缆质量就是好的。具有优良质量的电缆线路
应在合理运用及无外力损伤的情况下安全运行数十年无事
故。判断电力电缆线路绝缘优劣的标准如下
5.1 电缆经直流耐压试验后绝缘击穿者不能投入系统运
行应立即测寻故障点并进行抢修。
5.2 泄漏电流随试验电压的增高而急剧上升者或者电缆
在试验电压稳定后泄漏电流急剧上升不能投入系统运行
应人为提高试验电压将电缆击穿然后测寻故障点并进行抢
修。
5.3 若泄漏电流值很不稳定(排除电源电压波动等外界因
素)则可能是电缆绝缘内部微小气隙的局部放电引起的。这
时可延长耐压持续时间或提高试验电压观察泄漏电流的变
化情况。如果在延时或提高电压的情况下泄漏电流恶化趋
势不大可以投入系统运行3 个月后再复试。
5.4 泄漏电流不平衡系数超过规定的标准时不平衡系数
不大于 2应首先排除外界因素造成的影响当确认是由电
缆绝缘内部缺陷引起的泄漏电流不平衡时应采取上述第
5.3 条中的延时或提高试验电压的方法进行考核、判断与处
理。
5.5 泄漏电流随时间延长有上升趋势且泄漏电流值比上
次显著增大时可采取上述第 5.3 条中的延时或提高试验电
压的方法进行考核、判断与处理。
5.6 直流耐压试验中有少数闪络现象但在延时或提高试
验电压情况下闪络现象不再出现者允许投入系统运行
但需 6 个月后复试如果仍有闪络现象出现一般应找出故
障点并予以排除。
6 结语
直流耐压试验不能有效地发现高压交联聚乙烯主绝缘电
缆的缺陷在直流电压下由于温度和电场强度的变化交
联聚乙烯绝缘层的电阻系数会随之发生变化绝缘层各处电
场强度分布因温度不同而各异在同样厚度下的绝缘层因
为温度升高而击穿水平降低由于高压交联聚乙烯绝缘层
厚因此不宜用于直流试验测试交流耐压试验是检验交联
电缆绝缘质量的有效手段。准确有效的掌握电缆各部位的运
行状况有利于提高电缆的安全运行减少电缆在运行中的故
障。
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