高壓電纜試驗項目

按照IEC840或CIGREWG21.03建議規(guī)程，現(xiàn)場試驗的目的不是為了檢驗電纜的制造質(zhì)量或電纜附件的制造質(zhì)量的好壞，其制造質(zhì)量已在型式試驗和出廠試驗中證實?，F(xiàn)場竣工驗收試驗的目的是檢查電纜的敷設及附件的安裝是否正確。電纜在運輸、搬運、存放、敷設和回填的過程中，有可能受到意外損害。檢查的方法是按照IEC229，對于外護套厚度大于等于2.5mm的電纜，在電纜屏蔽與地之間施加10kV的直流，耐壓1分鐘。對于電纜主絕緣的耐壓試驗IEC推薦了兩種方法：

直流耐壓：3U015分鐘;交流耐壓：U05分鐘。

傳統(tǒng)的直流耐壓具有試驗設備重量輕，可移動性好，容量低等優(yōu)點，對于油紙絕緣電纜應用效果很好，但對于交聯(lián)聚乙烯電纜，無論從理論上還是實踐上都證明了不宜采用直流耐壓的方法。

國標第18.0.1條中規(guī)定高壓電纜的試驗項目：

 1. 測量絕緣電阻;

 2. 直流耐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比;

 5. 檢查電纜線路兩端的相位;

 6. 充油電纜的絕緣油試驗;

 7. 交叉互統(tǒng)試驗。

國標中未有要求檢測電纜內(nèi)襯層和外護套進水的試驗項目，現(xiàn)就檢測及判斷論述如下：

 1、由于國標的規(guī)定無法檢測電纜外護套內(nèi)襯層是否進水，所以各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的銅屏蔽層和導體的直流電阻。當前者與后者之比投運前相比有所增加時，表明銅屏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，表明該附件中的導體連接點的接觸電阻有增大的可能。一般在現(xiàn)場實驗時，測量鋼鎧和屏蔽絕緣電阻值，利用其電阻比來判斷電纜外護套和內(nèi)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兆歐表分別測量橡塑電纜內(nèi)襯層外護套的絕緣電阻，當每公里的絕緣電阻小于0.5兆歐時，再用下述方法進一步判斷，使用萬用表測量絕緣電阻，利用原電池原理，由于橡塑電纜的金屬層、鎧裝層及其涂層用的材料有是銅、鉛、鐵、鋅和鋁等，當電纜的外護套內(nèi)襯層進水后，這些金屬的電極、電位分別為+0.334、-0.122、-0.44、-0.76V和-1.33V，其原理是，當橡塑電纜的外護套破損并進水后,由于地下水是電解質(zhì),在鎧裝層的鍍鋅鋼帶上會產(chǎn)生對地-0.76V的電位。當外護套或內(nèi)襯層破損進水后,用兆歐表測量時,每公里絕緣電阻低于0.5兆歐時,用萬用表的正負表筆輪換測量鎧裝層對地或鎧裝層對銅屏蔽層的絕緣電阻,此時在測量回路中由于形成的原電池與萬用表內(nèi)的干電池相串聯(lián)。當極性組合使電壓相加時，測得的電阻值較小;反之，測得的電阻值較大。因此，上述的兩次測得的絕緣電阻值相差較大時，表明已形成原電池，就可以判斷外護套和內(nèi)襯層已破損進水。

例如，某橡塑電纜護套損傷受潮后，測得的電阻分別為7千歐和55千歐。

 2、電纜的耐壓試驗，國標規(guī)定做直流耐壓、交流耐壓試驗，但地方省份根據(jù)自己的實際情況多選擇其中之一，現(xiàn)就這兩者的利與弊對比如下:交聯(lián)聚乙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，被試品上所施加的試驗電壓場強應模擬高壓電器的運行狀況。而直流耐壓試驗對發(fā)現(xiàn)紙絕緣電纜缺陷十分有效，但對交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜則未必有效，而且還可能產(chǎn)生負作用，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

 2.1.1交聯(lián)聚乙烯電纜在交、直流電壓下的電場分布不同，交聯(lián)聚乙烯絕緣層是采用聚乙烯經(jīng)化學交聯(lián)而成，屬整體型絕緣結(jié)構(gòu)，其介電常數(shù)為2.1--2.3受溫度變化的影響較小。在交流電壓下，交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣層內(nèi)的電場分布是由各介質(zhì)的介電常數(shù)決定的，即電場強度按介電常數(shù)而反比例分配的，這種分配是比較穩(wěn)定的。在直流電壓下，其絕緣層中的電場分布是由材料的體積電阻率決定的，且成正比例分配，而這種絕緣電阻分布系數(shù)是不均勻的。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強度的分布*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，直流耐壓試驗不能模擬交聯(lián)聚乙烯電纜的運行工況。

 2.1.2交聯(lián)聚乙烯電纜在直流電壓下會產(chǎn)生“積累"效應，存儲積累單極性殘余電荷。在直流耐壓試驗時引起的電荷積累，需要很長時間才能將這種殘余電荷釋放。電纜如果在直流殘余電荷未*釋放之前投入運行，直流殘壓便會疊加在工頻電壓峰值上，使得電纜上的電壓值超過運行工況下的額定電壓，它將加速絕緣老化縮短電纜的使用壽命，甚至絕緣擊穿。

 2.1.3交聯(lián)聚乙烯電纜致命的一個弱點是絕緣內(nèi)易產(chǎn)生水樹枝，水樹枝在直流電壓下會迅速轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌渲?，并形成放電，加速了絕緣劣化，以致于運行后在工頻電壓作用下形成擊穿。而單純的水樹枝在交流工作電壓下還能保持相當?shù)哪蛪褐?，并能保持一段時間。

 2.1.4在現(xiàn)場進行直流高壓實驗時發(fā)生閃落或擊穿可能會對其正常的電纜和接頭絕緣造成危害。而且直流耐壓試驗不能有效發(fā)現(xiàn)交流電壓作用下的某些缺陷，如在電纜附件內(nèi)，絕緣若有機械損傷或應力錐放錯等缺陷。在交流電壓下絕緣zui易發(fā)生擊穿的地點，在直流電壓下往往不能擊穿。直流電壓下絕緣擊穿處往往發(fā)生在交流工作條件下絕緣平時不發(fā)生擊穿的地點。

 2.2交流耐壓試驗：

既然直流耐壓試驗不能模擬交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的運行場強狀態(tài)，不能達到我們所期望的試驗效果，我們考慮采用交流高電壓進行試驗。由于電纜的電容值不同，試驗前我們應該首先測量電力電纜的電容值，根據(jù)電容值計算出在試驗電壓下的電容電流，以選擇合適的試驗儀器。

 2.2.1經(jīng)了解絕大部分發(fā)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(guī)的交流耐壓試驗方法。如用一臺50KV、20KVA的試驗變壓器，其zui大輸出電流為1000mA，據(jù)I=2πfUC可知，以6kV電纜為例，此試驗變壓器能試驗的電纜的zui大電容值為265nF(f=50Hz,U=12KV)。

 2.2.2對于一些大電容量電纜，如采用常規(guī)的交流耐壓試驗方法，則需要大容量的試驗變壓器，對調(diào)壓器和電源的容量也有特別大的要求?，F(xiàn)場往往難以辦到，試驗儀器的運輸、就位往往需要動用大型汽車、吊車等，既費時又費力。所以我們根據(jù)具體情況分別采用變頻試驗、串聯(lián)或串并聯(lián)諧振的方法來進行電纜的耐壓試驗。

 2.2.3超低頻0.1Hz耐壓試驗：

根據(jù)試驗容量(的公式S=wCUs2=2∏fUs2KVA，式中的C-被試電纜電容量，Us–為試驗電壓，f-工頻頻率，我國為50HZ)，由此可見，0.1Hz交流電壓與50Hz電壓相比，前者需要的功率相當于后者的1/500，因而，它可以毫無問題的生產(chǎn)出便攜式設備在現(xiàn)場使用。目前，此種方法主要應用于中低壓電纜的試驗。

經(jīng)現(xiàn)場實踐論證，對交聯(lián)聚乙烯電纜進行耐壓實驗，采用0.1Hz超低頻電壓進行試驗時，其試驗電壓可取為50Hz時的1.5-1.8倍，較直流耐壓更易發(fā)現(xiàn)電纜絕緣缺陷，較50Hz交流電壓容易使絕緣缺陷暴露擊穿。

 2.2.4變頻諧振耐壓試驗：

變頻諧振試驗系統(tǒng)不但能滿足高壓交聯(lián)聚乙烯電纜的耐壓要求，而且具有重量輕、可移動性好的優(yōu)點，適宜現(xiàn)場試驗。該裝置采用固定電抗器作為諧振電抗器，以調(diào)頻的方式實現(xiàn)諧振，頻率的調(diào)節(jié)范圍為30-300Hz，符合CIGREWG21.09《高壓擠包絕緣電纜竣工試驗建議導則》中推薦使用工頻及近似工頻(30～300Hz)的交流電壓。這種交流電壓可以重現(xiàn)與運行工況下相同的場強，其等效性好、效率高、設備輕便，試品長度幾乎不受限制。

綜上所述，鑒于電纜現(xiàn)場工頻試驗設備容量和體積小,攜帶操作比較方便,發(fā)現(xiàn)電纜缺陷比常規(guī)的直流耐壓更有效,所以應采用工頻或變頻諧振試驗的方法,進行電纜現(xiàn)場竣工驗收試驗。而且變頻諧振裝置能滿足l10kv和220kV及以上交聯(lián)聚乙烯電纜交接試驗的要求，建議變頻諧振耐壓。