10kV交联电力电缆耐压试验的认识与实践共6

1、10 kV 交联电力电缆耐压试验的认识与实践Keywords: cross-linked polyethylene insulated cables;insulation resistance; DCvoltage test, AC withstand voltage test.、八 、前言 过去的交接和预防性试验中，交联聚乙烯电力电缆与油浸纸绝缘电缆 一样都采用直流耐压试验。 80年代初期， 人们发现交联聚乙烯电力电缆在 直流耐压试验后，加速了交联聚乙烯电力电缆绝缘性能早期劣化，大大缩 短了电缆的运行寿命。国内外陆续制订交联电缆交流耐压试验的标准，交 流耐压试验作为目前交联电缆最有效的绝缘试

2、验方法， 2010 年，广州 10 kV 交联电缆全面实施使用变频串联谐振交流耐压试验。本人根据工作经验， 结合理论知识，对 10 kV 交联聚乙烯绝缘电缆的直流耐压试验和交流耐压 试验进行分析。1. 电缆绝缘电阻测试 对电缆主绝缘部分的绝缘电阻测试，其目的是为了判断电缆主绝缘是 否受潮，老化。在耐压试验后进行绝缘电阻测试，是判断电缆主绝缘是否 存在缺陷。 绝缘电阻高表示电缆的绝缘性能良好， 10kV 交联聚乙烯绝缘电 缆绝缘电阻不少于1000W,耐压试验前后，绝缘电阻测量应无明显变化。2. 泄漏电流试验及直流耐压试验2.1. 原理 泄漏电流试验是测量电缆在直流电压作用下，流过被试电缆绝缘的持

3、 续电流，从而有效地发现电缆的绝缘缺陷。测量泄漏电流与测量绝缘电阻 在原理上是相同的，不同的只是测量泄漏电流时所用的直流电压较高，能 发现一些用兆欧表测量绝缘电阻所不能发现的缺陷，如尚未贯通两电极的 集中性缺陷等。 通常，泄漏电流的测量是与电缆直流耐压试验同时进行的， 有时也在降低试验电压的情况下单独测量。图 2.1 泄漏电流与所加直流电压的关系1绝缘良好； 2绝缘受潮； 3绝缘中有集中性缺陷； 4绝缘有危 险的集中性缺陷图 2.1 表示绝缘在不同状态下的泄漏电流与所加直流电压的关系。由 图可见，在绝缘良好或受潮情况下，泄漏电流与电压呈线性关系，在绝缘 中存在集中性缺陷的情况下，电压高于一定值

4、后泄漏电流会迅速上升， 且集中性缺陷越严重，泄漏电流开始迅速上升的电压越低。这就说明，只 有在较高的电压下，绝缘中的某些缺陷才能暴露出来。2.2 实际问题与分析 某工程有一条电缆，型号为 YJV22 8.7/15,长度约有680m,耐 压前用兆欧表测量绝缘电阻，相间及相对地能达到2500 MQ,耐压时B相电压升到15kV就升不上去，泄漏电流很大，达到 800多口 A,显然此相电 缆存在问题。 经外观检查没发现什么异样， 然后用干布把电缆头擦拭干净， 再用兆欧表测量绝缘，显示 2500 MQ,其后决定再进行一次耐压试验，目 的是检查电缆中间接头是否存在异常。这时对其缓慢升压，显示泄漏电流 依然很

5、大，这时随着电压的升高，电缆中间接头电缆处发出吱吱的声音， 同时冒起了烟， 最后中间接头被击穿。 通过施加直流耐压及查看泄漏电流， 能够查找出此电缆的B相的中间接头存在着工艺方面的问题，确保电缆在 以后运行中的安全性(2) 某地线路迁改工程，某条旧电缆 (YJV22 8.7/15) 驳接新电缆长约1000m在驳接电缆前，测量旧电缆 ABC分别约为400MD ,350MQ ,300MQ, 驳接新电缆后三相绝缘电阻基本没有变化，当试验电压为升到18kV时，其泄漏电流大于40卩A,后经运行单位同意，将其试验电压等级提升为 24kV,试验通过，此电缆至今正常运行 4年。3. 电缆的交流耐压试验3.1.

6、 交流耐压试验的优越性： 按高压试验的通用原则，被试品上所施加的试验电压场强应模拟高压 电器的运行状况 , 直流耐压试验对交联聚乙烯绝缘电缆存在局限性，而且 还可能产生负作用，主要表现在以下几个方面：(1) 交联聚乙烯电缆绝缘层在直流和交流电压下，内部电场分布情况 完全不同。在直流电压下，电场按绝缘电阻系数呈正比例分配，而 XLPE 绝缘材料存在电阻系数不均匀性，导致在直流电压下电场分布的不均匀性。交流电压下，电场按介电系数呈反比例分配，XLPE为整体绝缘结构，其介电系数为2.12.3，且一般不受温度变化的影响。因此，在交流电压 下，XLPE绝缘内部电场分布是比较稳定的。这样，往往造成在交流工

7、作电 压下有缺陷的部位在直流试验时不被击穿，反过来，在直流试验时被击穿 的部位，在交流工作电压下却不会产生问题。(2) 直流耐压试验不能有效地发现在交流电压作用下电缆的某些缺 陷。如在电缆附件内，在交流电压下，绝缘机械损伤等缺陷处最易发生击 穿，在直流电压下则不会。直流耐压试验模拟高压电缆的运行工况，其试 验效果差，并且有一定的危害性3.2. 电缆试验的发展交联电力电缆过去在交接和预防性试验中，与油浸纸绝缘电缆一样都 采用直流耐压试验。在 1980 年左右，国外电力部门发现了直流耐压试验 对橡塑绝缘是无效的且具有危害性。国际大电网会议通过深入广泛的研究 对XLPE电缆改用交流耐压试验达成共识，

8、1997年，国际大电网会议（CIGRE 发表高压挤包绝缘峻工验收试验导则（30300Hz及试验电压标准），在全世界范围内广泛推广应用。我国在九十年代中期已开始并关注此问 题，并颁发了相关标准 :（1）Q/CSG1 0007-2004 中国南方电网有限责任公司企业标准电力设 备预防性试验规程 ；表 3.1表 3.1 橡塑绝缘电力电缆的试验项目、周期和要求 注：对于运行年久（如 5 年以上）的电缆线路，可采用较低的电压或 较短的时间，在考虑电缆线路的运行时间、环境条件、击穿历史和试验目 的后，协商确定试验电压和时间。3.3. 交流耐压试验方法电缆交流耐压试验 ,大多都采用变频式串联谐振高压试验装置

9、其工作原理接线 ,如图 3.1 所示。图 3.1 变频式串联谐振试验原理图交流220V或380V电源，由变频源转换成频率、电压可调的电源，经 励磁变压器T,送入由电抗器L和被试电缆Cx构成的高压串联谐振回路， 分压器是纯电容式的，用来测量试验电压。变频器经励磁变压器T向主谐振电路送入一个较低的电压 Ue,调节变频器的输出频率，当频率满足条件f=1/（2 nVLC）时，电路即达到谐振状态。此时有：Uc二QUe其中Q为品质因数，1串联谐振耐压试验激励电压仅为试验品谐振电压的1/Q,激励功率亦为谐振功率的1/Q品质因数Q值愈高，所需电源容量愈小。而实际 试验回路中的Q值一般可以达到2070o同时使得

10、试验系统重量和体积大 大减少，4. 结论 直流耐压试验源于油纸绝缘的电缆试验，以其试验设备重量轻，所需 试验电源容量小 , 可试验电缆长度长为特点，直流耐压试验同时测量电缆 的泄漏电流，能发现一些用兆欧表测量绝缘电阻所不能发现的缺陷；但直 流耐压试验对交联聚乙烯绝缘电缆存在局限性，而且还可能产生负作用， 在工程上，存在着很多旧电缆驳接新电缆的情况，使用直流耐压试验，试 验电压很高 （达到 35kV） 击穿或者破坏旧电缆的风险较高 .交流耐压试验施加的试验电压场与电缆运行状况相同，能有效地发现 在交流电压作用下 , 电缆附件内，及绝缘机械损伤等有绝缘缺陷和存在问 题的电缆绝缘；但由于试验电压较低（交接试验21.75kV，预试13.92kV）不能用来检查正常绝缘的绝缘水平因为新电缆的出厂交流耐压也是很高 的；当电缆长度超过3km时，其电缆的电容较大，变频谐振装置的输出功 率很大，就必须选择输入电压为 380V的变