電力電纜的絕緣試驗(yàn)

1、電力電纜的絕緣試驗(yàn)電力電纜主要由導(dǎo)電線芯、絕緣層和護(hù)套組成，規(guī)程將電力電纜分成三類，即紙絕緣電力電纜、橡塑絕緣電力電纜（聚氯乙烯絕緣電力電纜、交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜、乙丙橡皮絕緣電力電纜）、電容式充油電纜，它們的預(yù)防性試驗(yàn)見表10-1。表10-1 電力電纜預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目電纜絕緣類型紙絕緣電纜橡塑絕緣電纜充油電纜絕緣電阻測(cè)量主絕緣/×護(hù)套絕緣××內(nèi)襯層絕緣××主絕緣直流耐壓試驗(yàn)/×電纜護(hù)套直流耐壓試驗(yàn)××銅屏蔽層電阻和導(dǎo)體電阻比×/×交叉互聯(lián)系統(tǒng)×電纜油試驗(yàn)××/注

2、“”表示正常試驗(yàn)項(xiàng)目，“×”表示不進(jìn)行該項(xiàng)目試驗(yàn)，“”表示大修后進(jìn)行，“”表示必要時(shí)進(jìn)行。一、絕緣電阻測(cè)量測(cè)量電力電纜的主絕緣電阻可以檢查電纜絕緣是否老化、受潮，以及耐壓試驗(yàn)中暴露出來的絕緣缺陷。對(duì)1000V以下的電纜測(cè)量時(shí)用1000V兆歐表，對(duì)1000V及以上的電纜用2500V兆歐表，對(duì)6kV及以上電纜用5000V兆歐表。像塑絕緣電力電纜的絕緣電阻很低時(shí)，應(yīng)用萬用表正、反接線分別測(cè)屏蔽層對(duì)鎧裝、鎧裝層對(duì)地的直流電阻，以檢查它們是否受潮。當(dāng)絕緣確實(shí)受潮時(shí)，應(yīng)安排檢修。當(dāng)電纜埋于地下后，測(cè)量鋼鎧甲對(duì)地的絕緣電阻，可檢查出外護(hù)套有無損傷；同理，測(cè)量銅屏蔽層對(duì)鋼鎧甲間的絕緣電阻也可以檢查出

3、內(nèi)護(hù)套有無損傷。通過這兩項(xiàng)測(cè)量可以判斷絕緣是否已經(jīng)受潮。當(dāng)電纜敷設(shè)在電纜溝、隧道支架上時(shí)，其外護(hù)套的損傷點(diǎn)不在支點(diǎn)處且又未浸泡在水中或置于特別潮濕的環(huán)境中，則外護(hù)套的操作很難通過測(cè)量絕緣電阻來發(fā)現(xiàn)，此時(shí)測(cè)量銅屏蔽層對(duì)鋼鎧甲的絕緣電阻則更為重要。電纜終端或套管表面臟污、潮濕對(duì)絕緣電阻有較大的影響。除擦拭干凈外，還應(yīng)加屏蔽環(huán)，將屏蔽環(huán)接到兆歐表的“屏蔽”端子上，當(dāng)電纜為三芯電纜時(shí)，可利用非測(cè)量相作為兩端屏蔽環(huán)的連線，見圖10-1。圖 10-1 測(cè)量絕緣電阻時(shí)的屏蔽接線（a）單芯電纜；（b）三芯電纜當(dāng)被測(cè)電纜較長(zhǎng)時(shí)，充電電流很大，因而兆歐表開始指示的數(shù)值很小，這并不表示絕緣不良，必須經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間遙測(cè)

4、才能得到正確的結(jié)果。測(cè)量中若采用手動(dòng)兆歐表，則轉(zhuǎn)速不得低于額定轉(zhuǎn)速的80%，且當(dāng)兆歐表達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后才能接到被試設(shè)備上并記錄時(shí)間，讀取15s和60s的絕緣電阻值。兆歐表停止搖動(dòng)時(shí)，更應(yīng)進(jìn)行充分放電，放電時(shí)間最少不少于2min。二、直流耐壓和泄漏電流試驗(yàn)1、 直流耐壓試驗(yàn)交流電力電纜之所以用直流來進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，主要是由于電力電纜具有很大的電容，現(xiàn)場(chǎng)采用大容量試驗(yàn)電源不現(xiàn)實(shí)，所以改為直流耐壓試驗(yàn)，以顯著減小試驗(yàn)電源的容量。直流耐壓試驗(yàn)一般都采用半波整流電路，由于電纜電容量較大，故不用加裝濾波電容。對(duì)于35kV以上的電纜，試驗(yàn)電源采用倍壓整流方式。試驗(yàn)中測(cè)量泄漏電流的微安表可接在低電位端，也可接在高

5、電位端。通常直流試驗(yàn)所帶來的剩余破壞也比交流試驗(yàn)小得多（如交流試驗(yàn)因局部放電、極化等所引起的損耗比直流時(shí)大）。直流試驗(yàn)沒有交流真實(shí)、嚴(yán)格，串聯(lián)介質(zhì)在交流試驗(yàn)中場(chǎng)強(qiáng)分布與其介電常數(shù)成反比，而施加直流時(shí)卻與其電導(dǎo)率成反比，因此在直流耐壓試驗(yàn)時(shí)，一是適當(dāng)提高試驗(yàn)電壓，二是延長(zhǎng)外施電壓的時(shí)間。正常的電纜絕緣在直流電壓作用下的耐電強(qiáng)度約為400600kV/cm，比交流作用下約大一倍左右，所以直流試驗(yàn)電壓大致為交流試驗(yàn)電壓的兩倍，試驗(yàn)時(shí)間一般選為510min。一般電纜缺陷在直流耐壓試驗(yàn)持續(xù)的5min內(nèi)都能暴露出來，GB5015091規(guī)定了最長(zhǎng)的持續(xù)試驗(yàn)時(shí)間為15min。紙絕緣電力電纜、橡塑絕緣電力電纜和充

6、油電纜的直流耐壓和泄漏電流試驗(yàn)電壓標(biāo)準(zhǔn)見表10-2。表10-2 電力電纜直流耐壓和泄漏電流試驗(yàn)電壓（kV）電纜額定電壓U0/U紙絕緣電力電纜橡塑絕緣電力電纜充油電纜1.8/31211/3.6/617或2418/6/63025/6/104025/8.7/104737/21/3510563/26/3513078/48/66/144163或17564/110/192225或275127/220/305425或475或510190/330/525或590或650290/500/715或775或840電纜的直流擊穿強(qiáng)度與電壓極性有一定關(guān)系。試驗(yàn)時(shí)一般電纜芯接負(fù)極，電纜芯接正極時(shí)，擊穿電壓比接負(fù)極時(shí)約高1

7、0%。浸漬紙絕緣電纜的擊穿電壓與溫度關(guān)系很大，在溫度t時(shí)的擊穿電壓U與在25時(shí)的擊穿電壓U0有如下關(guān)系 （101）即在25以上，每升高1擊穿電壓降低0.54%。在進(jìn)行直流耐壓和泄漏電流試驗(yàn)時(shí)應(yīng)均勻升壓，升壓過程中在0.25、0.5、0.75、1.0倍試驗(yàn)電壓下各停留1min，讀取泄漏電流值，以便必要時(shí)繪制泄漏電流和試驗(yàn)電壓的關(guān)系曲線。進(jìn)行完電纜直流耐壓或泄漏電流試驗(yàn)后，應(yīng)牢記先用100200k的限流電阻充分放電，然后還要對(duì)地直接放電，并保持足夠的接地時(shí)間。2、 泄漏電流測(cè)量技術(shù)絕緣良好的電纜泄漏電流很小，一般只有幾到幾十微安。由于試驗(yàn)設(shè)備用高壓引線等雜散電流的影響，當(dāng)將微安表接入低電位端測(cè)量時(shí)

8、，往往使測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)，有時(shí)誤差竟達(dá)到真實(shí)值的幾倍到幾十倍。在實(shí)際測(cè)量中應(yīng)盡量將微安表接在高電位端的接線，這時(shí)對(duì)測(cè)量微安表、引線及電纜兩頭，應(yīng)該嚴(yán)格地屏蔽，對(duì)于整盤電纜可以采用如圖10-2所示屏蔽接線方式。這里微安表采用金屬屏蔽罩屏蔽，微安表到被試品的引線采用金屬屏蔽線屏蔽，對(duì)電纜兩端頭則采用屏蔽帽和屏蔽環(huán)屏蔽。屏蔽和引線之間只有很小的電位差，所以并不需要很高的絕緣。圖 10-2 測(cè)量直流泄漏電流時(shí)的屏蔽方法1微安表屏蔽罩；2屏蔽線；3端頭屏蔽帽；4屏蔽環(huán)在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)，由于電纜兩頭相距很遠(yuǎn)，無法實(shí)現(xiàn)連接，所以上述方法是不可行的。有的運(yùn)行單位采用借用三相電纜中的另一相作為兩端屏蔽連線，但由于測(cè)量的

9、泄漏電流包含了另一相的泄漏電流，且每相均承受兩次耐壓，因此采用這種方法的等效性值得研究?，F(xiàn)場(chǎng)采用兩端同時(shí)測(cè)量的方法，其接線如圖10-3所示，即在非高壓電源端增加一個(gè)測(cè)量微安表，同時(shí)記錄兩端的泄漏電流值。這時(shí)高壓電源端測(cè)得的泄漏電流包含電纜絕緣的泄漏電流和表面泄漏電流、雜散電流，而另一端測(cè)量的是表面泄漏電流和雜散電流，從而電纜的泄漏電流為兩者的差。圖10-3 兩端同時(shí)測(cè)量泄漏電流的接線另一種簡(jiǎn)便有效的方法是在施加電壓相和非施加電壓相之間放置一個(gè)絕緣板，或?qū)⒔^緣手套套在施加電壓的那一相電纜終端上，以改善局部電場(chǎng)分布，減小電暈的影響。3、關(guān)于交聯(lián)聚乙烯電纜直流耐壓試驗(yàn)的討論交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣直流耐壓

10、試驗(yàn)是一個(gè)有爭(zhēng)議的試驗(yàn)項(xiàng)目，由于交聯(lián)聚乙烯絕緣性質(zhì)十分特殊，進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)可能是不適合的。主要觀點(diǎn)有：（1）直流電壓對(duì)交聯(lián)聚乙烯絕緣有積累效應(yīng)，當(dāng)經(jīng)過直流耐壓試驗(yàn)后，將在電纜絕緣中殘余一定的直流電壓，這時(shí)將電纜投入使用，大大增加了擊穿的可能。（2）交聯(lián)聚乙烯電纜在運(yùn)行中，在主絕緣交聯(lián)聚乙烯中逐步形成水樹枝、電樹枝，這種樹枝化老化過程，伴隨著整流效應(yīng)。由于有整流效應(yīng)的存在，致使在直流耐壓試驗(yàn)過程中，在水樹枝或電樹枝端頭積聚的電荷難以消散，并在電纜運(yùn)行過程中加劇樹枝化的過程。（3）由于XLPE絕緣電阻很高，以致在直流耐壓時(shí)所注入的電子不易散逸，它引起電纜中原有的電場(chǎng)發(fā)生畸變，因而更易被擊穿。（4

11、）由于直流電壓分布與實(shí)際運(yùn)行電壓不同，直流試驗(yàn)合格的電纜，投入運(yùn)行后，在正常工作電壓作用下也會(huì)發(fā)生絕緣故障。因而，有的運(yùn)行單位將交聯(lián)聚乙烯電纜的直流耐壓試驗(yàn)從常規(guī)性預(yù)防性試驗(yàn)改為鑒定性試驗(yàn)，即當(dāng)其他預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)問題而又無法判斷電纜能否投運(yùn)時(shí)，才進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)。也有建議將直流耐壓試驗(yàn)改作交流耐壓試驗(yàn)，如采用串聯(lián)諧振法或超低頻（0.01Hz）法進(jìn)行試驗(yàn)。近年來發(fā)展的交聯(lián)聚乙烯電纜在線檢測(cè)技術(shù)為交聯(lián)聚乙烯電纜運(yùn)行檢測(cè)提供了新的方法。三、其它試驗(yàn)方法基于電力電纜的吸收過程的特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外已研究出幾種有一定特點(diǎn)的停電試驗(yàn)方法，如殘余電壓法、反向吸收電流法、電位衰減法等，這些方法在實(shí)際應(yīng)用中取得了較

12、好的效果，有的已與在線檢測(cè)配合使用。1、殘余電壓法測(cè)量原理如圖10-4所示。測(cè)量時(shí)將開關(guān)K2打開，K3打到接地側(cè)，開關(guān)K1合向試驗(yàn)電源，使被試電纜充上直流電壓。一般可按每毫米絕緣厚度上的電壓為1kV來施加電壓。約經(jīng)10min充電后，將K1及K2先后打到接地側(cè)，經(jīng)約10s后打開K1、K2，將開關(guān)K3合向試驗(yàn)電源，以測(cè)量電纜絕緣上的殘余電壓，對(duì)XLPE電纜測(cè)得的殘余電壓與其tan值的相關(guān)性較好。研究表明交聯(lián)聚乙烯電纜不同老化過程階段其殘余電壓明顯不同，電纜劣化越嚴(yán)重殘余電壓越高。圖10-4 殘余電壓法測(cè)量原理2、反向吸收電流法反向吸收電流法測(cè)量原理如圖10-5所示。測(cè)量時(shí)先將開關(guān)K2閉合，K1打到電源側(cè)，讓電纜加上1kV直流電壓10min，然后將K1打到接地側(cè)讓電纜放電；3 min后打開K2，由電流表測(cè)量反向吸收電流。而“吸收電荷”Q在這里定義為3min到33min，30min內(nèi)電流對(duì)時(shí)間的積分值。圖10-5 反向吸收電流法測(cè)量原理圖10-6給出了運(yùn)行中因老化而退下的6.6kV XLPE電纜的吸收電荷、絕緣電阻及tan與該電纜交流擊穿電壓U的關(guān)系，可見其Q-U的相關(guān)性比tan-U還要好，而絕緣電阻與U的相關(guān)性最差。由此可見當(dāng)監(jiān)測(cè)某電纜整體劣化時(shí)，以測(cè)量Q及tan為宜。因兩者均取決于絕緣的整體特性，而測(cè)殘余電荷時(shí)外界干擾也較小，測(cè)量比較準(zhǔn)確。圖10