國標(biāo)高壓電纜(lǎn)試驗項目:
按照IEC840或CIGREWG21.03建議(yì)規程,現場試驗的目的不是為了檢驗電纜的製造質量或電纜附件的製造質量的好壞,其製(zhì)造(zào)質量已在型式試驗和出廠試驗中證(zhèng)實。
現(xiàn)場(chǎng)竣工驗收試(shì)驗的目的是檢(jiǎn)查電纜的敷(fū)設及(jí)附件的安裝是(shì)否正(zhèng)確。
電纜在運輸、搬運、存放、敷設和(hé)回填的過程中,有可能受到意外損害。
檢查的(de)方法(fǎ)是(shì)按照IEC229,對於外護套厚度大於等於2.5mm的電纜,在電纜屏蔽(bì)與地之間施加10kV的直(zhí)流,耐壓1分鍾。
對於(yú)電(diàn)纜主絕緣的耐壓試驗IEC推薦了兩種方法:
直流耐壓:3U015分(fèn)鍾;交流(liú)耐壓:U05分鍾。
傳統的直流耐壓具有試驗設備重量輕,可移動性好,容量低等優點,對於油紙絕緣電纜應(yīng)用效果很好,但對於交聯(lián)聚乙烯電纜,無論從理論上還是實踐上都證(zhèng)明了不宜采用直(zhí)流(liú)耐壓的方法。
國標第18.0.1條(tiáo)中規定(dìng)高壓電纜的試驗項目:
1. 測量絕緣電阻;
2. 直流耐(nài)壓試驗及泄漏電流測量;
3. 交流耐壓試驗;
4. 測量金屬屏蔽層電阻和導體電阻(zǔ)比;
5. 檢查電纜(lǎn)線路兩(liǎng)端的相(xiàng)位;
6. 充油(yóu)電纜的絕緣油試驗;
7. 交叉互統試驗。
國標中(zhōng)未有要求檢測電纜內(nèi)襯層和外護套進水的試驗(yàn)項目,現就檢測及判斷論述如下(xià):
1、由於國標的規定無法檢測電纜外護套內襯層是否進水,所以各(gè)省增加的試驗項目有:
1.1、利用銅蔽層電阻和導體電阻比來判斷。
其步驟為,用雙壁電橋測量在相同溫度下(xià)的銅屏蔽層和導體的直流電阻。
當前者與後(hòu)者之比投運前相比有所增加(jiā)時,表明銅屏(píng)蔽層的直流電阻增大,則銅屏蔽有可能被腐蝕;當該比值與投運前相比減少時,表明(míng)該附件中的導體連接(jiē)點的接觸電阻有增大的可能。
一般在現場實驗時,測量鋼鎧(kǎi)和屏蔽(bì)絕緣電阻值,利用其電阻比來判斷電纜外護套和內襯層是否進水。
1.2、用兆歐表測量絕緣電阻值來判斷。
其步驟為,用500V兆(zhào)歐表分別測量(liàng)橡塑電(diàn)纜內襯層外護(hù)套的絕緣電阻,當(dāng)每公裏的(de)絕緣電阻小於0.5兆歐時,再用下述方法進一步判斷,使用(yòng)萬用(yòng)表測量絕緣電阻,利用原(yuán)電池原理,由於橡塑電纜的金屬層(céng)、鎧裝層及其塗層用的材料有是銅、鉛、鐵、鋅(xīn)和鋁等,當電纜的外護套內襯層進水後,這些金屬的電極、電位分別為(wéi)+0.334、-0.122、-0.44、-0.76V和-1.33V,其原理是,當橡塑(sù)電纜的外護套破損並進水後,由於地下水是電解質,在鎧裝層的鍍(dù)鋅鋼帶上會產生對地-0.76V的(de)電位。
當外護套或內襯層破損進水後,用兆歐(ōu)表測量時,每公裏絕緣電阻低於0.5兆歐時,用萬用表的正負表筆(bǐ)輪換測量鎧裝層對地(dì)或鎧裝層對銅屏蔽層(céng)的絕緣(yuán)電(diàn)阻,此(cǐ)時在測量回路中由於形成的原電池與萬用(yòng)表內的幹電池(chí)相(xiàng)串聯(lián)。
當極性(xìng)組合使(shǐ)電壓相(xiàng)加時,測得的電阻值較(jiào)小;反之,測得的電阻值較大。
因(yīn)此(cǐ),上述的兩(liǎng)次測得的絕緣(yuán)電阻值相差(chà)較大時,表明已形成原電池,就可以判斷外護套和內襯層(céng)已破損進(jìn)水(shuǐ)。
例如,某橡塑電纜護套損(sǔn)傷受潮後,測得(dé)的電阻分別(bié)為7千歐和55千歐。
2、電纜的耐壓試驗,國(guó)標規定做直流耐壓、交流耐壓試驗,但地方省份根據自己的(de)實際情況多選擇其中之一,現就這兩者的(de)利與弊對比如(rú)下:交聯聚乙(yǐ)烯電纜不宜做直流耐壓試驗,而應做交流耐壓試驗。
2.1直流耐壓試驗:
高壓試驗的一個通用原則,被試品(pǐn)上(shàng)所施加的試驗電(diàn)壓場強應模擬高壓電器的運行狀況。
而直流耐壓試驗對發現紙絕緣電纜缺(quē)陷十分有效,但對交聯聚乙烯絕緣電纜則未必有效,而且還可能產生負作用,主要(yào)表現在以(yǐ)下幾個(gè)方(fāng)麵:
2.1.1交聯聚乙烯電纜在交(jiāo)、直流電壓下的電場分布不同,交聯聚乙烯絕緣層是采用聚乙烯經化學交聯而成,屬整體型絕緣結構,其介電常數為2.1--2.3受溫度變(biàn)化(huà)的影響較小。
在交流(liú)電(diàn)壓下(xià),交聯聚乙(yǐ)烯電纜絕緣層內(nèi)的電場分布(bù)是由各介質的介電常數決定的,即電場強(qiáng)度按介電常數而反(fǎn)比例(lì)分(fèn)配的,這種分配是比較穩定的。
在直流電壓(yā)下,其絕緣層中的電(diàn)場分布是由材料的體積電阻率決定的,且成正比例(lì)分配,而這種絕(jué)緣電阻分布係數是不(bú)均勻的。
特別是在電纜終端頭、接頭盒等電纜附件中的交流電場強度的分布和直流電場(chǎng)強度的(de)分布*不同,而且交流電壓下絕緣老化的機理和直流電壓下的老化機理不相同。
因此,直流耐(nài)壓試驗不(bú)能模擬(nǐ)交聯聚乙烯電纜的運(yùn)行工況。
2.1.2交聯聚乙烯電纜在直流電壓下會產生“積累"效應,存儲積累單極性殘餘電荷。
在直(zhí)流耐壓試驗時引(yǐn)起的電荷積累,需要很長時間才能將這種殘餘電荷釋放。
電纜如果在直流殘餘電荷未*釋放之前投(tóu)入(rù)運行,直流殘壓便會疊加在工(gōng)頻電壓峰值上,使得電纜上(shàng)的電壓值超過運行工況(kuàng)下的額定電壓,它將加速絕緣老化縮短電(diàn)纜(lǎn)的使用(yòng)壽命,甚至絕(jué)緣擊穿。
2.1.3交聯聚乙烯電纜致命的一個弱點是絕緣內易產生水(shuǐ)樹枝,水樹枝在直流電壓下會迅速轉變為電樹枝,並形成(chéng)放電,加速了絕緣劣化,以致(zhì)於運(yùn)行後在工頻電壓作用下形成擊穿。
而單純的水(shuǐ)樹枝在交流工作電壓下(xià)還能保持相當的(de)耐壓值,並能保持一段時間(jiān)。
2.1.4在現場進行直流高壓實驗時發生閃落或擊穿(chuān)可能會對其正常的電纜和接頭絕緣造成危害(hài)。
而且直流耐(nài)壓試驗不(bú)能有效發現交流電壓作用(yòng)下的某些缺陷,如(rú)在電纜附(fù)件內,絕緣若有機械損傷或應(yīng)力錐(zhuī)放錯等缺陷(xiàn)。
在交流電壓下絕緣最易發生擊穿的(de)地點,在直(zhí)流電壓下往往不能(néng)擊穿。
直流電壓下絕緣擊穿(chuān)處往往發生在交流工作條件下絕緣平(píng)時不發生擊穿的地點。
2.2交流耐壓試驗:
既然直流耐(nài)壓試驗不能模擬交聯聚乙烯(xī)絕緣電纜(lǎn)的運行場強狀態,不能達(dá)到我們所期望的試(shì)驗(yàn)效(xiào)果,我們考慮采用交流高電壓進行試驗。
由(yóu)於電纜的(de)電容值(zhí)不同,試驗(yàn)前我們應該首(shǒu)先(xiān)測量電力電纜的電容值,根據電(diàn)容值計算(suàn)出(chū)在(zài)試驗電壓下的電容電(diàn)流,以選擇(zé)合適的試驗儀器。
2.2.1經(jīng)了解絕大部分發電廠電纜額定電壓都是6kV,且長度大多都在1.5km以內(nèi),所以我們可采用常規的交流耐壓試驗方法。
如用(yòng)一台50KV、20KVA的試驗變壓器,其最大輸出電流為1000mA,據I=2πfUC可知,以(yǐ)6kV電纜為例,此試驗變壓器能試驗的電纜的(de)最大電(diàn)容值為265nF(f=50Hz,U=12KV)。
2.2.2對於一些大(dà)電容量電纜,如采用常規的交流耐壓試驗方(fāng)法,則需要大(dà)容量(liàng)的試(shì)驗變壓器(qì),對調(diào)壓器和電源的容量也有特別大的要求。
現場往往難以辦到,試驗儀器的運輸、就(jiù)位往往(wǎng)需要(yào)動用大型汽車、吊車(chē)等(děng),既費時又費力(lì)。
所以我們根據具體情況分別采用變(biàn)頻試驗、串聯(lián)或串並聯諧振的方法來進行電纜的耐壓試驗。
2.2.3超低頻0.1Hz耐(nài)壓試驗:
根據試驗容量(的公式S=wCUs2=2∏fUs2KVA,式中的C-被試電(diàn)纜電容量(liàng),Us–為試驗電壓,f-工頻頻率,我國為50HZ),由此可見,0.1Hz交流(liú)電壓與50Hz電壓相比,前者需要的功率相(xiàng)當(dāng)於後者的1/500,因而,它可以(yǐ)毫無問題的(de)生產出便攜式設備在現場使用。
目前,此種方法主要應用於中低壓電纜的試驗。
經現場實踐論證,對交(jiāo)聯聚乙烯電纜進行耐壓實驗,采用0.1Hz超低頻電壓進(jìn)行試驗時,其(qí)試驗電壓可(kě)取為50Hz時的1.5-1.8倍(bèi),較直流耐壓(yā)更易發現電纜絕緣缺陷,較50Hz交流電壓容易使絕緣缺陷暴露擊穿。
繞包(bāo)機
2.2.4變頻諧振耐壓試驗:
變頻(pín)諧振試驗係統不但能滿足高(gāo)壓交聯聚乙烯電纜的耐壓要求,而且(qiě)具有重量輕、可移動性(xìng)好(hǎo)的優點,適宜現場試驗(yàn)。
該(gāi)裝置采用固定電抗器作為諧(xié)振電(diàn)抗器,以調頻的方式實現諧(xié)振(zhèn),頻率的調(diào)節範圍為30-300Hz,符合(hé)CIGREWG21.09高壓擠包絕(jué)緣電纜竣工試驗建(jiàn)議導則中推薦使用(yòng)工頻(pín)及近似工頻(30~300Hz)的交流電壓。
這種交(jiāo)流(liú)電壓可(kě)以(yǐ)重現與運行工況下相同的場強,其等效(xiào)性好、效率高、設備輕便,試品長度幾乎(hū)不受限製。
綜上所述,鑒(jiàn)於電纜現場工頻試驗設(shè)備容量和體積小,攜帶操作比較方便(biàn),發現電纜缺陷比常規的直流耐壓更有效,所以應采用工(gōng)頻或變頻諧振試驗的方法,進行電纜現場竣工(gōng)驗收(shōu)試驗。
而且(qiě)變頻諧振裝置能滿足l10kv和220kV及以上交聯聚乙烯電纜交接試(shì)驗(yàn)的要求,建議變頻諧振耐壓。


