電力電纜直流耐壓試驗(yàn)分析及結(jié)果判斷

1、電力電纜直流耐壓試驗(yàn)分析及結(jié)果判斷 【摘 要】本文結(jié)合高壓電力電纜試驗(yàn)的實(shí)踐，分析直流耐壓試驗(yàn)對(duì)發(fā)現(xiàn)電纜絕緣缺陷的有效性（油浸紙絕緣電力電纜）及直流耐壓試驗(yàn)對(duì)交聯(lián)聚乙烯電力電纜的局限性，探討預(yù)防性電力電纜耐壓試驗(yàn)的合理性，評(píng)價(jià)通過泄漏電流來(lái)判斷電力電纜絕緣優(yōu)劣的方法。 【關(guān)鍵詞】直流耐壓試驗(yàn)；預(yù)防性試驗(yàn)；絕緣缺陷；交聯(lián)聚乙烯；有效性；局限性；在線監(jiān)測(cè)；泄漏電流 0 引言 新敷設(shè)的電力電纜（以下簡(jiǎn)稱“電纜”）投入運(yùn)行前必須通過交接試驗(yàn)，6千伏以上的高壓電纜主要試驗(yàn)項(xiàng)目是直流耐壓試驗(yàn)及泄漏電流的測(cè)量。由于進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)的設(shè)備種類較多，接線方式各異，試驗(yàn)結(jié)果差別很大，即對(duì)同一電纜用不同設(shè)備、不同接

2、線測(cè)取泄漏電流，也會(huì)得到相差甚遠(yuǎn)的數(shù)值。對(duì)油浸紙絕緣電纜和交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜都采用直流耐壓試驗(yàn)是否合適，每年一次的預(yù)防性實(shí)驗(yàn)利大還是弊大，如何判斷電纜能否投入運(yùn)行，這些都是我們?cè)谌粘９ぷ髦薪?jīng)常遇到的問題。本文結(jié)合我單位工作經(jīng)驗(yàn)，介紹一些觀點(diǎn)和見解。 1 直流耐壓試驗(yàn)對(duì)發(fā)現(xiàn)電纜絕緣缺陷的有效性 直流耐壓試驗(yàn)的目的在于檢驗(yàn)電纜的耐壓強(qiáng)度，它對(duì)發(fā)現(xiàn)絕緣介質(zhì)中的氣泡、機(jī)械損傷等局部缺陷比較有利，因?yàn)樵谥绷麟妷合?，絕緣介質(zhì)中的電位將按電阻分布。當(dāng)介質(zhì)有缺陷時(shí)，電壓主要被與缺陷部分串聯(lián)的未損壞介質(zhì)的電阻承受，較有利于發(fā)現(xiàn)介質(zhì)缺陷，電纜絕緣在直流電壓下的擊穿強(qiáng)度約為交流電壓下的二倍，所以可以施加更高的直流電

3、壓對(duì)絕緣介質(zhì)進(jìn)行耐壓強(qiáng)度的考驗(yàn)。很多情況下，我們用搖表檢測(cè)電纜絕緣良好，而在直流耐壓試驗(yàn)中發(fā)生絕緣擊穿，可見直流耐壓是檢測(cè)高壓電纜絕緣缺陷的有效手段。 2 直流耐壓試驗(yàn)對(duì)交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的局限性 直流耐壓試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電纜絕緣缺陷十分有效，但對(duì)交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜則未必，而且可能產(chǎn)生副作用。 1）聯(lián)聚乙烯絕緣在交流電壓下的電場(chǎng)分布不同于施加直流電壓時(shí)的電場(chǎng)分布交聯(lián)聚乙烯絕緣材料是聚乙烯塑料經(jīng)交聯(lián)工藝而生成的，屬整體型絕緣材料，其介電常數(shù)為2.1-2.3，且一般不受溫度變化的影響。在交流電壓下，交聯(lián)聚乙烯絕緣層內(nèi)的電場(chǎng)分布是由介電常數(shù)決定的，即電場(chǎng)強(qiáng)度是按照介電常數(shù)的反比例分配的，這種分布比較穩(wěn)定。

4、而在直流電壓下，其絕緣層中的電場(chǎng)強(qiáng)度是按照絕緣電阻系數(shù)的正比例分配的。而且，絕緣電阻系數(shù)分布是不均勻的，這是因?yàn)樵诮宦?lián)聚乙烯塑料生產(chǎn)過程中，因工藝原因不可避免的在主料中有雜質(zhì)存在，如甲烷聚乙醇，他們具有相對(duì)較小的絕緣電阻系數(shù)，且沿絕緣層徑向分布是不均勻的，所以在直流電壓下，交聯(lián)聚乙烯絕緣層中的電場(chǎng)分布不同于理想絕緣結(jié)構(gòu)，而與材料的不均勻性有關(guān)。 2）直流耐壓試驗(yàn)不僅不能有效地發(fā)現(xiàn)交聯(lián)聚乙烯絕緣中的水樹枝等絕緣缺陷，而且由于空間電荷的作用，還容易造成高壓電纜在交流電壓作用下某些不應(yīng)發(fā)生問題的地方投運(yùn)不久就發(fā)生擊穿。此外，電纜的某些部分，如電纜頭，在交流情況下，存在某些缺陷，在直流耐壓試驗(yàn)時(shí)卻不會(huì)

5、擊穿。 3）現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)，發(fā)生閃絡(luò)或擊穿可能會(huì)對(duì)其他正常的電纜和接頭的絕緣造成危害。 4）直流耐壓試驗(yàn)會(huì)在交聯(lián)聚乙烯材料中產(chǎn)生累積效應(yīng)，它將加速絕緣老化，縮短使用壽命。 3 預(yù)防性試驗(yàn)的利與弊 在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)年代，我國(guó)參照前蘇聯(lián)的做法，常將運(yùn)行中的電纜計(jì)劃時(shí)間停運(yùn)，加入五六倍電壓試驗(yàn)，其理由好象人體每年做一次身體檢查一樣，如電纜受潮、外層損壞自然可以出現(xiàn)擊穿，然后測(cè)故障點(diǎn)、修復(fù)，再用五六倍電壓施加5到10分鐘，正常后投入運(yùn)行，如仍擊穿或泄漏電流不正常，再進(jìn)行一次測(cè)故障點(diǎn)、修復(fù)，直至電纜完全正常。但隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，這種過程有很多不利因素，首先從經(jīng)濟(jì)上考慮，電纜耐壓擊穿后停電的三五天或更長(zhǎng)

6、一些時(shí)間，對(duì)一個(gè)企業(yè)或單位來(lái)說，損失有時(shí)是無(wú)法估量的，尤其是對(duì)一些單電源的用戶。技術(shù)上，我國(guó)的絕緣預(yù)防性試驗(yàn)往往集中在春季，由于要在很短的時(shí)間對(duì)所管轄的電纜進(jìn)行試驗(yàn)，一則勞動(dòng)強(qiáng)度大，二則難以對(duì)每條電纜都進(jìn)行仔細(xì)分析。另外，隨著電纜制造技術(shù)的提高，大規(guī)模采用交聯(lián)聚乙烯電纜和不滴流紙絕緣電纜，長(zhǎng)期用五倍電壓做預(yù)防性耐壓試驗(yàn)也不盡合理。我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)這樣一種情況，對(duì)于一些老電纜，一經(jīng)試驗(yàn)肯定擊穿，不做試驗(yàn)反而能運(yùn)行很長(zhǎng)時(shí)間。所以隨著科技進(jìn)步，開展在線監(jiān)測(cè)取代年復(fù)一年的預(yù)防性試驗(yàn)是一個(gè)方向。 4 以泄漏電流為依據(jù)判斷電纜絕緣優(yōu)劣的方法 電纜泄漏電流的測(cè)量與直流耐壓試驗(yàn)在發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷的原理上是有區(qū)別的。一

7、般來(lái)說，直流耐壓試驗(yàn)對(duì)于暴露介質(zhì)中的氣泡和機(jī)械損傷等局部缺陷等比較靈敏，而泄漏電流能夠反映介質(zhì)整體受潮與整體劣化情況。兩者在試驗(yàn)中又密不可分，泄漏電流實(shí)際上是在直流耐壓試驗(yàn)中測(cè)得的。測(cè)量泄漏電流的微安表在實(shí)驗(yàn)回路中位置不同，實(shí)驗(yàn)的高壓引線是否采用屏蔽線等因素都會(huì)影響具體的泄漏電流的數(shù)值，所以在測(cè)量泄漏電流的過程中，我們的判據(jù)不是電流的具體數(shù)值，而是泄漏電流的變化趨勢(shì)。依據(jù)泄漏電流判斷絕緣狀況時(shí)，我們應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1）電壓升高的每一階段都必須注意觀察電流隨時(shí)間變化的趨勢(shì)。一條絕緣良好的電纜，每當(dāng)電壓升到一階段，電容電流和吸收電流疊加在泄漏電流上，表觀電流一定是先劇增，后隨時(shí)間下降，電壓穩(wěn)定一分鐘后的穩(wěn)態(tài)電流值只及電壓初上升時(shí)的10%到20%，這就是泄漏電流。如電纜整體受潮，則電流在電