曹維國　趙江　韓旭

【摘 要】根據(jù)自己的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合理論知識，對電纜的絕緣性試驗(yàn)進(jìn)行分析和判斷，分析比較聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的直流耐壓試驗(yàn)和交流耐壓試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)。保證電力電纜的安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高供電的可靠性。

【關(guān)鍵詞】交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜；絕緣試驗(yàn)試驗(yàn)；分析判斷

0 前言

在過去對交聯(lián)聚乙烯電力電纜與油浸紙絕緣電纜都采用直流耐壓試驗(yàn)。但發(fā)現(xiàn)交聯(lián)聚乙烯電力電纜在直流耐壓試驗(yàn)后，加速了交聯(lián)聚乙烯電力電纜絕緣性能早期劣化，大大縮短了電纜的運(yùn)行壽命；所以國內(nèi)外陸續(xù)制訂交聯(lián)電纜交流耐壓試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。交流耐壓試驗(yàn)作為目前交聯(lián)電纜最有效的絕緣試驗(yàn)方法。

1 絕緣電阻的測試

對電纜主絕緣部分的絕緣電阻測試，其目的是為了判斷電纜主絕緣是否受潮，老化，在耐壓試驗(yàn)后進(jìn)行絕緣電阻測試，是判斷電纜主絕緣是否存在缺陷。絕緣電阻高表示電纜的絕緣性能良好，交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜絕緣電阻不少于1000MΩ，耐壓試驗(yàn)前后，絕緣電阻測量應(yīng)無明顯變化。

2 泄漏電流及直流耐壓試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)原理

泄漏電流試驗(yàn)是測量電纜在直流電壓作用下，流過被試電纜絕緣的持續(xù)電流，從而有效地發(fā)現(xiàn)電纜的絕緣缺陷。測量泄漏電流與測量絕緣電阻在原理上是相同的，不同的只是測量泄漏電流時(shí)所用的直流電壓較高，能發(fā)現(xiàn)一些用兆歐表測量絕緣電阻所不能發(fā)現(xiàn)的缺陷，如尚未貫通兩電極的集中性缺陷等。通常，泄漏電流的測量是與電纜直流耐壓試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行的，有時(shí)也在降低試驗(yàn)電壓的情況下單獨(dú)測量。

2.2 試驗(yàn)步驟

（1）18/30kV及以下電壓等級的橡塑絕緣電纜直流耐壓試驗(yàn)電壓。

按照Ut=4×U0 計(jì)算。例：8.7/15kV橡塑絕緣電纜直流耐壓試驗(yàn)電壓為35kV。

（2）試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)電壓可分為25%，50%，75%，100%4階段均勻升壓，每階段停留1min，并讀取泄漏電流值，試驗(yàn)電壓升至規(guī)定值后維持15min，其間讀取1min和15min時(shí)泄漏電流，測量時(shí)應(yīng)消除雜散電流影響。

（3）泄漏電流值和不平衡系數(shù)只作為判斷絕緣狀況的參考，不作為是否能投入運(yùn)行的判據(jù)。

2.3 工程中的問題與分析

某工程有一條電纜，型號為YJV22—8.7/15，長度約有680m，耐壓前用兆歐表測量絕緣電阻，相間及相對地能達(dá)到2500MΩ，耐壓時(shí)B相電壓升到15kV就升不上去，泄漏電流很大，達(dá)到800多μA，顯然此相電纜存在問題。外觀檢查沒發(fā)現(xiàn)異樣，用干布把電纜頭擦拭干凈，再用兆歐表測量絕緣，顯示2500MΩ，其后再進(jìn)行一次耐壓試驗(yàn)，目的是檢查電纜中間接頭是否存在異常。這時(shí)對其緩慢升壓，顯示泄漏電流依然很大，這時(shí)隨著電壓的升高，電纜中間接頭電纜處發(fā)出吱吱的聲音，同時(shí)冒煙，最后中間接頭被擊穿。通過施加直流耐壓及查看泄漏電流，能夠查找出此電纜的B相的中間接頭存在著工藝方面的問題，確保電纜在以后運(yùn)行中的安全性。

2.4 電纜試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

在對電纜進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)時(shí)，不僅看達(dá)到耐壓時(shí)間時(shí)的泄漏電流值，而且要全面觀察，旋轉(zhuǎn)調(diào)壓器必須緩慢、勻速，電壓升高的時(shí)候泄漏電流也隨之升高，但稍有停頓，泄漏電流就會大幅下降，這是正常的現(xiàn)象，如果停止升壓，泄漏電流值還不減小，就說明電纜可能存在缺陷。

3 電纜的交流耐壓試驗(yàn)

3.1 交流耐壓試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

按高壓試驗(yàn)的通用原則，被試品上所施加的試驗(yàn)電壓場強(qiáng)應(yīng)模擬高壓電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況，直流耐壓試驗(yàn)對交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜存在局限性，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）交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣層在直流和交流電壓下，內(nèi)部電場分布情況完全不同。在直流電壓下，電場按絕緣電阻系數(shù)呈正比例分配，而XLPE絕緣材料存在電阻系數(shù)不均勻性，導(dǎo)致在直流電壓下電場分布的不均勻性。交流電壓下，電場按介電系數(shù)呈反比例分配，XLPE為整體絕緣結(jié)構(gòu)，其介電系數(shù)為2.1～2.3，且一般不受溫度變化的影響。因此，在交流電壓下XLPE絕緣內(nèi)部電場分布是比較穩(wěn)定的。

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

（3）交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的一個(gè)致命弱點(diǎn)是其絕緣內(nèi)容易產(chǎn)生水樹枝，在直流電壓，水樹枝會迅速轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌渲?，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。

（4）直流耐壓試驗(yàn)不能有效地發(fā)現(xiàn)在交流電壓作用下電纜的某些缺陷。

3.2 電纜試驗(yàn)的發(fā)展

在1980年左右，國外電力部門發(fā)現(xiàn)了直流耐壓試驗(yàn)對橡塑絕緣是無效的且具有危害性。1997年國際大電網(wǎng)會議（CIGRE）發(fā)表《高壓擠包絕緣峻工驗(yàn)收試驗(yàn)導(dǎo)則》（30～300Hz及試驗(yàn)電壓標(biāo)準(zhǔn)），在全世界范圍內(nèi)廣泛推廣應(yīng)用。我國在20世紀(jì)90年代中期已開始并關(guān)注此問題，并頒發(fā)了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：Q/CSG10007-2004中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》。

3.3 交流耐壓試驗(yàn)方法

交流220V或380V電源，由變頻源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓可調(diào)的電源，經(jīng)勵(lì)磁變壓器T，送入由電抗器L和被試電纜Cx構(gòu)成的高壓串聯(lián)諧振回路，分壓器是純電容式的，用來測量試驗(yàn)電壓。變頻器經(jīng)勵(lì)磁變壓器T向主諧振電路送入一個(gè)較低的電壓Ue，調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，當(dāng)頻率滿足條件f=1/（2π√LC）時(shí)，電路即達(dá)到諧振狀態(tài)。

3.4 電纜交流試驗(yàn)注意

（1）試驗(yàn)設(shè)備（電抗器、分壓器、勵(lì)磁變壓器等）應(yīng)盡量靠近被試電纜頭，減少試驗(yàn)接地線的長度，即減少接地線的電感量。

（2）采用配套供應(yīng)的專用的一點(diǎn)接地式試驗(yàn)接地線。應(yīng)盡可能地短，不要任意延長接地線的長度

（3）如果電纜頭安裝在桿塔上，電纜的屏蔽層和非試相連接接地，該接地線不可利用桿塔架代替，須采用專配的接地線與變頻諧振系統(tǒng)連成回路

（4）試驗(yàn)電壓大于26kV時(shí)，必須在電抗器底部加專用絕緣底座。

（5）電抗器不能放置在金屬物體上。

4 結(jié)論

直流耐壓試驗(yàn)對交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜存在局限性，而且還可能產(chǎn)生負(fù)作用，在工程上，存在著很多舊電纜駁接新電纜的情況，使用直流耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)電壓很高（達(dá)到35kV）擊穿或者破壞舊電纜的風(fēng)險(xiǎn)較高。

交流耐壓試驗(yàn)由于試驗(yàn)電壓較低（交接試驗(yàn)21.75kV，預(yù)試13.92kV）不能用來檢查正常絕緣的絕緣水平所以在現(xiàn)實(shí)中，遇到這樣的情況下，大多數(shù)還是選擇使用直流耐壓試驗(yàn)。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程[M].Q/CSG1 0007-2004.中國電力出版社.2004.4.

[責(zé)任編輯：王楠]