电力电缆直流耐压试验分析应用及存在的主要问题

电力电缆直流耐压试验分析应用及存在的主要问题

(山西漳山发电有限责任公司山西省长治市046021)

摘要:电气设备预防性试验能发现一般电缆绝缘缺陷,不同的试验方法对不同类型电缆电缆却存在很大局限性,还有可能产生相应的副作用。这与电缆的绝缘结构有一定的关系,由此进行预防性试验时会有不合理性出现。本文主要介绍直流耐压试验及泄漏电流的变化在发现电缆绝缘缺陷中的应用,同时对其局限性进行了分析,指出了未来判断电力电缆绝缘缺陷的发展趋势。

关键词:直流耐压;交联聚乙烯绝缘电缆;试验

前言:直流耐压试验和泄露电流测量试验是6KV及以上电压等级的高压电缆的主要试验内容,在电力电缆投入使用前,高压试验是必须经过的交接试验。在现实生活中,能导致不同试验结果的原因有很多,比如接线方式不同、直流耐压试验的设备种类繁杂等,在测量同一条电缆的泄露电流的时候,如果设备型号不同等原因,或者接线不同都会使试验结果有很大的出入。在交联聚乙烯绝缘和油侵纸电缆的测试方式上,目前也存在很大的争议,这两种电缆目前都采用了直流耐压试验。另外,判断电缆投运的工作标准以及每年一次的试验是否合理等都会使关于试验的监测频率存在争议。这些争议都是工作中需要解决的问题。文本讲针对这些问题,提出一些观点和解决办法。

一、直流耐压试验能发现电缆绝缘缺陷

对电缆的耐电强度进行检测,有效发现绝缘介质中的气泡、机械损伤等局部缺陷是直流耐压试验的目的。

如果介质不合格,会导致负担电压的将是缺陷部分串联的没有损坏的介质电阻部分,这个时候是很容易发现介质存在的缺陷的。电压和电阻是呈正比分布的,因为根据它们的物理特性,被试品中绝缘介质在直流电压下,只有微小的电流露出。通过增加直流电压的强度来更好地测验绝缘介质是可以选择的有效方法,但须在直流电压下,因为电缆绝缘的击穿强度为交流情况下的2倍。在与摇表对比之后,直流耐压试验是更加准确和精密的,因为当在摇表中显示正常的的数据,在直流耐压试验中会显示被击穿,这就是为什么选用直流耐压试验的原因。

对于交流耐压试验,电缆的电容所以无功损耗需要很大的功率,所以很大程度上也给试验设备带来了一定的要求。电缆受制造工艺限制是很难做交流耐压试验的,因为种设备因太大、太重、太贵。从这种意义上说,直流耐压试验是发现电缆绝缘缺陷的有效方法。

二、电力电缆预防性试验周期

新敷设的电缆线路投入运行3-12个月,一般应作1次耐压试验,以后再按正常周期试验。

试验结果异常,但根据综合判断允许在监视条件下继续运行的电缆线路,其试验周期应缩短,如在不少于6个月时间内,经连续3次以上试验,试验结果不变坏,则以后可以按正常周期试验。

三、以泄漏电流为依据判断电缆绝缘优劣的方法

电缆泄漏电流的测量与直流耐压试验的目的是不同的;

一般来说,暴露介质中的气泡和机械损伤等局部缺陷用直流耐压试验是比较灵敏的,泄漏电流是检查绝缘状况或查明缺陷的,能够反映介质整体的受潮和劣化情况,而直流耐压试验是确定绝缘电气强度的。泄漏电流和直流耐压试验在试验中是密不可分的,测量泄漏电流时需要在直流耐压试验过程中测得。所以在测量泄漏电流的过程中,我们不仅要观察泄漏电流的具体数值,更要通过参考泄漏电流的变化趋势。在测量时应注意以下几点:

1.在电压升高的每一阶段都必须注意观察电流随时间变化的趋势。一条绝缘良好的电缆,每当电压升到一定阶段电容电流和吸收电流叠加在泄漏电流上表现为电流初期是剧增,然后随时间下降,电压稳定一分钟后+极化过程结束后的稳态电流就是泄漏电流。一般来说泄漏电流仅为电压初上升的10%到20%,如果电缆整体受潮,则电流在电压上升的每一阶段几乎不随时间下降,严重时反而上升,由此看来,这种电缆不可轻易投运。

2.泄漏电流随时间延长有上升现象,这是绝缘缺陷发展的迹象。良好的绝缘只有部分略有下降,大多数在试验电压下的稳态电流值随时间延长时保持不变的状态的。因此应把试验数据进行纵向或横向比较。即把该组试验数据与类似设备的试验数据相比较,或者把自身的历史数据和该组试验数据相比较,再或者,据这两组试验数据的差异可大致判断出绝缘的优劣。

四、直流耐压试验对发现电缆绝缘缺陷的局限性及其发展趋势

虽然直流耐压试验能在电缆绝缘缺陷的发现上是极其有效的,但对交联聚乙烯电缆却不一定有效,甚至可能会产生负作用。

(1)聚乙烯在交流电压和直流电压下的电场分布不同。交联聚乙烯电常数为2.1-2.3,属于整体型绝缘材料,一般情况下不会受到温度变化的影响。在交流电压下电场强度是按介电常数成反比分配的,这种分布较稳定,这是由于聚乙烯电缆绝缘层内的电场分布是由介质常数决定的。

对交联聚乙烯在直流电压下来说,它的绝缘电阻的系数不均,绝缘层电场强度按绝缘电阻系数成正比分配。所以其绝缘层中的电场分布不同于理想绝缘结构,而与材料不均性有关。

(2)其绝缘电阻系数受温度和场强影响大。直流耐压试验不适合聚乙烯电缆:一是当试验完毕重新投入运行后,残余空间电荷(电场)会与运行的电场叠加,这是因为在直流电场下形成的空间电荷会保存在电缆绝缘层中,从而使击穿实际上仍能运行的电缆;二是由于运行的交流电压场强分布与施加的直流电压场强分布不同,所以即使是直流耐压试验,也不能真实模拟运行状态下电缆承受的过电压,不能有效地发现电缆及电缆接头本身和工艺上的缺陷。

(3)如果在现场进行直流耐压试验将会发生闪络或者击穿现象,对其它正常的电缆和接头绝缘也可能会造成危害。

(4)直流耐压试验会加速绝缘老化,缩短使用寿命,因为它会在交联聚乙烯绝缘材料产生累积效应。

从技术上说,随着电缆制造技术的提高,要在短时间内对所管辖的电缆进行预防性试验,对交联聚乙烯电缆长期采用预防性耐压试验也不尽合理。另外,一则对每条电缆都进行仔细分析比较困难,二则劳动强度大。有时对于一些老化的电缆,如果对其进行耐压试验,则肯定击穿,但不做试验反而能运行很长时间。所以对交联聚乙烯电缆进行直流耐压试验的做法随着科技的进步而越来越不适应发展的需要。所以我国正在大部分地区大力发展绝缘在线监测技术。在国外,对于中低压电缆的耐压试验已采用了超低频电源来进行。对电缆而言,这将是取代直流耐压项目必然的发展方向。

五、结语

本文主要介绍了直流耐压试验在发现电缆绝缘缺陷中的应用,提出以泄漏电流变化的趋势作为判断绝缘电缆优劣的重要判据,并且也只出了直流耐压试验对发现电力电缆缺陷的局限性和新的发展方向,希望能给有关研究提供帮助。

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