高壓電纜試驗工藝

*節(jié) 定相試驗

核對電纜的相序非常重要，如果接錯相序，輕則造成馬達(dá)倒轉(zhuǎn)，重則造成相間短路，這是不允許的。因此，必須在交接時認(rèn)真核對電纜的相序，進行定相試驗。

定相zui常用的方法是干電池加電壓表法，如圖12-1所示。

圖12-1 電纜定相接線圖

所用的干電池電壓與直流電壓表的量程應(yīng)適當(dāng)配合，使直流電壓表的量程略大于干電池電壓即可。直流電壓表選用盤中央為零值的雙向表，若沒有，則可使用普通萬用表的直流電壓檔。

定相時，先認(rèn)定一端(圖1中的甲端)的相序，定出A、B、C三相，然后將干電池的正極接A端，負(fù)極接B端，而在另一端(圖1中的乙端)接電壓表，找出相對應(yīng)的兩相來（電壓表有指示的兩相為對應(yīng)相），仔細(xì)觀察電壓表的擺動方向，如果表針正指，則表的正接線柱上所接的纜芯為A相，負(fù)接線柱上所接的纜芯為B相，則未接電壓表的一相必然為C相。

查明電纜的相位準(zhǔn)確無誤后，再將電纜各相接至所聯(lián)接的設(shè)備或線路上。

第二節(jié) 絕緣試驗

一、絕緣電阻測量

從電纜絕緣電阻的數(shù)值可初步判斷電纜絕緣是否受潮、老化 , 并可檢查由耐壓試驗檢出的缺陷的性質(zhì)，所以，耐壓前后均應(yīng)測量絕緣電阻。測量時電壓為1kV及以上的電纜應(yīng)使用2500V兆歐表進行；運行中的電纜要充分放電，拆除一切對地連線，并用清潔干燥的布擦凈電纜頭, 逐相測量。由于電纜電容很大，操作時兆歐表的搖動速度要均勻。測量完畢，應(yīng)先斷開兆歐表與電纜的連接再停止搖動，以免電容電流對兆歐表反充電；每次測量后都要充分放電，操作應(yīng)采用絕緣工具，以防止電擊。為了測量得準(zhǔn)確，應(yīng)在纜芯端部絕緣上或套管端都裝屏蔽環(huán)并接往兆歐表的屏蔽端子。此外，當(dāng)電纜較長充電電流較大時, 兆歐表電纜一般均取 15s和 60s 的讀數(shù)R15 和 R60。

運行中的電纜, 其絕緣電阻應(yīng)從各次試驗數(shù)值的變化規(guī)律及相間的相互比較不綜合判斷，其相間不平衡系數(shù)一般不大于 2～2.5 。

電纜絕緣電阻的數(shù)值隨電纜的溫度和長度而變化的。為便于比較，應(yīng)換算為20℃時每千米長的數(shù)值，即：Ri20 = Rit·KL

式中Ri20——電纜在20℃時的單位絕緣電阻（MΩ·km ）；

Rit——電纜長度為L，在t℃時的絕緣電阻（MΩ）；

L ——電纜長度（km）；

K——溫度系數(shù)，見表1。

表1     電纜絕緣的溫度換算系數(shù)

停止運行時間較長的地下電纜可以土壤溫度為準(zhǔn)，運行不久的應(yīng)測量導(dǎo)體直流電阻后計算纜芯溫度。良好電纜的絕緣電阻值通常很高，其zui低值按制造廠規(guī)定：新的交聯(lián)聚乙烯電纜，每一纜芯對外皮的絕緣電阻(20℃時每千米的數(shù)值), 額定電壓 61kV 的應(yīng)不小于1000MΩ；額定電壓 10kV 應(yīng)不小于1200MΩ； 額定電壓 35kV 的應(yīng)不小于 3000MΩ。

對于橡塑絕緣電纜 ( 主要指交聯(lián)聚乙烯電纜 ), 除測量芯線絕緣電阻外，還要測量鋼鎧甲對地的絕緣電阻及銅屏蔽對鋼鎧甲的絕緣電阻，以確定外、內(nèi)護套有無損傷，判斷絕緣有無受潮的可能。測量時通常用 500V 兆歐表進行，當(dāng)絕緣電阻低于 0.5MΩ時，應(yīng)用萬用表正、反接線分別測屏蔽層對鎧裝、鎧裝層對地的絕緣電阻，當(dāng)兩次測得的阻值相差較大時，表明外護套或內(nèi)襯層已破損受潮。

二、直流耐壓試驗

1、直流耐壓試驗設(shè)備

電纜直流耐壓已有成套試驗設(shè)備可供選用。它將各種試驗器具、儀表組合成套，使現(xiàn)場應(yīng)用更加方便。圖12-2是用于35kV電纜直流耐壓試驗的接線圖，這里用了倍壓整流電路。現(xiàn)簡介如下：

1)試驗變壓器T——試驗變壓器又叫升壓變壓器，容量如表2所示。

2)調(diào)壓變壓器Tl——容量為1～3kVA，輸出電壓為0～250V。

3)整流器——高壓硅堆D。常用高壓硅堆反峰電壓分別為150kV和200kV，zui大整流電流為lA。

由于在直流耐壓試驗中，當(dāng)整流器截止時它自身承受的電壓是試驗電壓的2倍．因此，直流試驗電壓不得大于整流器額定反峰電壓的1/2。

4)泄漏電流表——微安表，用于測量電纜線路在高壓直流電壓下絕緣內(nèi)的泄漏電流值。

5)限流電阻R——一般應(yīng)用阻值為500kΩ的水電阻為限流電阻用以限制試驗回路內(nèi)在加壓瞬間產(chǎn)生的充電電流、當(dāng)絕緣擊穿時的擊穿電流以及試驗結(jié)束需釋放的電纜剩余電荷等，可保護試驗設(shè)備和儀表。

6)電容器C——為了獲得倍壓整流電壓，必須在試驗變壓器高壓側(cè)與整流器之間串聯(lián)一個電容器。其電壓等級與被試電纜的試驗電壓有關(guān)，其電容量與被試電纜的電容及泄漏電流有關(guān)。

2、電力油紙絕緣電纜直流試驗電壓標(biāo)準(zhǔn)

油紙絕緣電力電纜直流試驗電壓標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。

表3 紙絕緣電纜直流試驗電壓標(biāo)準(zhǔn)（施加電壓/加壓時間）

注1：電纜故障修理和改接后試驗。6～35kV電纜同預(yù)防性試驗，110～220kV電纜同交接試驗。

注2：110～220kV電纜外護套交接試驗電壓為直流10kV，加壓時間1min。

3、油紙絕緣電纜采用直流耐壓試驗的優(yōu)點

油紙絕緣電力電纜，除了制造廠在進行例行試驗時采用交流電壓外，安裝和運行單位對電纜線路進行交接驗收和預(yù)防性試驗或故障修復(fù)后試驗，都采用直流耐壓。因為直流耐壓試驗具有下列優(yōu)點：

1）對電纜作直流耐壓時一般以半波整流獲得試驗電壓，并應(yīng)用多倍壓整流技術(shù)故可用體積容量都較小的試驗設(shè)備(試驗變壓器和整流設(shè)備)，獲得對較長電纜線路進行直流高壓的試驗電壓。就是說，直流試驗設(shè)備攜帶輕便，適合現(xiàn)場使用。

2）交流耐壓試驗時有可能引起絕緣空隙中產(chǎn)生游離放電，而導(dǎo)致絕緣的*性損壞，采用直流耐壓則避免了這樣情況發(fā)生。

3）直流耐壓試驗時，可以同時測量泄漏電流根據(jù)泄漏電流的數(shù)值及其隨時間的變化，或泄漏電流和試驗電壓的關(guān)系可判斷電纜的絕緣狀況。

4）電纜直流耐壓試驗，按規(guī)程規(guī)定采用負(fù)極性接線．即將導(dǎo)體接負(fù)極。這種接法的好處是，如果紙絕緣已經(jīng)受潮，由于水帶正電，在直流電壓下，有明顯電滲現(xiàn)象，會使水分于從表層移向?qū)w(負(fù)極)，從而使泄漏電流增大，甚至形成貫穿性通道這樣就有利于暴露紙絕緣中已經(jīng)局部受潮的缺陷。

5）直流耐壓試驗加壓時間可較短，如規(guī)程規(guī)定6～35kV電纜交接和預(yù)防性試驗每相加壓時間為5min這是因為直流擊穿電壓與加壓時間關(guān)系不大，如有缺陷，一般在直流電壓下幾分鐘內(nèi)就可被發(fā)現(xiàn)，無需長時間加壓。

4、泄漏電流試驗

電壓為 35kV 及以上的電纜，由于試驗電壓高，通過試品表面及周圍空間的泄漏電流相當(dāng)大， 所以兩端的終端頭均應(yīng)屏蔽，如圖12-3所示。電源端采取屏蔽將表面和空間的雜散泄漏電流排除，另一端的雜散泄漏電流 I2 流經(jīng)微安表μA2 。于是，試品的泄漏電流 IX可由微安表 μA1 的讀數(shù) I1 減去 I2而得IX =I1-I2

在直流耐壓試驗時測泄漏電流，實際上和用兆歐表測電纜絕緣電阻兩者道理是*相同的。但由于直流耐壓時施加電壓和使用的儀表準(zhǔn)確度，都高于兆歐表，而且可在加壓過程中觀察泄漏電流的變化，所以泄漏電流試驗比測量絕緣電阻更能有效地發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷。

電纜在直流電壓下，流過絕緣內(nèi)部的電流是由電容電流、吸收電流和傳導(dǎo)電流的疊加。流過絕緣的泄漏電流隨時間而變化。它同電纜絕緣的品質(zhì)、所含雜質(zhì)、氣泡、水分等含量有關(guān)。可以分這樣三種情況：

1)絕緣完好的電纜，隨著加壓時間延長，泄漏電流減少，井趨于一個穩(wěn)定數(shù)值。

2)絕緣較差的電纜，泄漏電流很快趨向穩(wěn)定值，而且穩(wěn)定后的數(shù)值與初始值很接近。

3)絕緣存在嚴(yán)重缺陷耐，泄漏電流不隨時間增長而下降，反而出現(xiàn)上升趨勢。如果延長加壓時間或提高直流電壓。泄漏電流增加的趨勢可能繼續(xù)發(fā)展直到絕緣擊穿。

為使所測得的泄漏電流反映電纜絕緣的真實狀況，應(yīng)采取措施消除外來因素對泄漏電流的影響。如果測得的泄漏電流數(shù)值不穩(wěn)定，泄漏電流隨時間延長而上升，或隨試驗電壓增加而急劇上升，必須查明原因。

一般把電纜直流耐壓后和耐壓前所測泄漏電流的比值稱為吸收比。所謂耐壓前泄漏電流是指在直流耐壓試驗加到規(guī)定電壓后lmin時的泄漏電流I1，耐壓后泄漏電流是耐壓持續(xù)到4min(對于6～35kV電纜)或14min(對于110～220kV電纜)時的泄漏電流I2。規(guī)程規(guī)定，電纜泄漏試驗的合格標(biāo)準(zhǔn)是吸收比I2/I1≤l。

5、橡塑電纜的直流耐壓試驗

1）XLPE電纜的直流耐壓試驗標(biāo)準(zhǔn)

在我國直流電壓目前仍然是XLPE電纜進行耐壓試驗的主要電源。試驗電壓一般為≤3U。，現(xiàn)行試驗標(biāo)準(zhǔn)如表4所示。

表4 XLPE電纜直流試驗電壓標(biāo)準(zhǔn)（施加電壓/加壓時間）

注：在IEC標(biāo)準(zhǔn)中，額定電壓150kV以上XLPE電纜及附件安裝后的電氣試驗，明確規(guī)定采用交流電壓試驗，即施加電力系統(tǒng)相間電壓U(√3U0)，經(jīng)lh?；蚴┘诱＿\行電壓Uo，經(jīng)24h試驗，不推薦采用直流電壓試驗。

2）橡塑電纜采用直流耐壓試驗存在的問題

我國使用高壓 (110～220kV) XLPE電纜始于1984年。隨著城市電網(wǎng)建設(shè)和改造的發(fā)展，從1985年以后，廣州、上海、北京等大城市相繼從國外進口高壓XLPE電纜及附件。正是從這個時候開始，一些國家通過對高壓XLPE電纜采用直流耐壓試驗的結(jié)果和電纜運行情況進行了研究分析，得出了一個共同的結(jié)論，即高壓XLPE電纜不宜采用直流耐壓試驗，認(rèn)為XLPE電纜在進行直流耐壓試驗時，主要存在以下三方面的問題：

a、XLPE電纜絕緣層在直流和交流電壓下，內(nèi)部電場分布情況*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)的不均勻性，因而導(dǎo)致在直流電壓下電場分布的不均勻性。在交流電壓下，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，在交流電場下，XLPE絕緣內(nèi)部電場分布是比較穩(wěn)定的。這樣，往往造成在交流工作電壓下有缺陷的部位在直流試驗時不易擊穿，反過來，在直流試驗時被擊穿部位，在交流工作電壓下卻不會產(chǎn)生問題。

b、XLPE絕緣內(nèi)部如果有了水樹枝，在交流工作電壓下，水樹枝的發(fā)展是很緩慢的。而在直流耐壓試驗時，會加速水樹枝的發(fā)展，甚至轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌渲?。即直流試驗會?dǎo)致XLPE絕緣產(chǎn)生積累效應(yīng)，加速絕緣老化，縮短使用壽命。

c、直流耐壓試驗過程中，在XLPE電纜及附件絕緣內(nèi)，會形成空間電荷，空間電荷的不斷形成可使電纜在交流工作電壓下導(dǎo)致?lián)舸?，或在附件界面因積累電荷而沿界面滑閃。

綜上所敘，直流試驗電壓不能有效發(fā)現(xiàn)XLPE電纜的絕緣缺陷。而且，直流試驗電壓可能造成XLPE電纜絕緣的損傷，以至在試驗后重新投入運行時，在交流工作電壓下提早發(fā)生絕緣擊穿事故。因此，對于XLPE電纜有必要采用除直流試驗之外的其它試驗方法。

三、橡塑電纜交流耐壓試驗

1、超低頻

直流試驗不能有效檢驗出XLPE電纜線路的缺陷，并且注入了空間電荷又會影響其絕緣性能。而采用交流電壓試驗，需要高電壓大容量的試驗設(shè)備。于是可以選用超低頻(0.1Hz)電壓試驗。從50Hz改到0.1Hz理論上可以把試驗設(shè)備容量降低到l／500。這樣，0.1Hz的試驗設(shè)備就可以與直流試驗設(shè)備一樣做到容量小、重量輕，適合于現(xiàn)場使用。

目前上開發(fā)的0.1Hz試驗設(shè)備，電壓均低于100kV，只適用于中壓(6～85kV)XLPE電纜線路。一般推薦的試驗標(biāo)準(zhǔn)是3U0/lh。一些單位應(yīng)用實踐表明，0.1Hz電壓試驗?zāi)苡行д页鯴LPE電纜線路的缺陷，不會給良好絕緣帶來損傷。而且應(yīng)用0.1Hz試驗設(shè)備可對XLPE電纜進行介損測量，根據(jù)歷年來對同一條電纜所測介損數(shù)據(jù)，可對XLPE絕緣的老化程度進行分析、判斷。

2、串聯(lián)諧振電源裝置

目前開發(fā)的20～300Hz調(diào)頻諧振電源裝置，利用電抗器作為電纜對地電容補償，在頻率可調(diào)的條件下，根據(jù)f=2π√LC使試驗頻率接近或達(dá)到諧振點，以減小試驗變壓器的輸出功率。試驗證明：20～300Hz電壓試驗?zāi)苡行Оl(fā)現(xiàn)XLPE電纜線路的缺陷。