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技術(shù)文章

交聯(lián)聚乙烯電纜試驗(yàn)方法

閱讀：64發(fā)布時(shí)間：2024-6-17

< >電力電纜在電力系統(tǒng)及城市配電網(wǎng)中使用廣泛，具有占地少，供電可靠，有利于提高電力系統(tǒng)功率因素等優(yōu)點(diǎn)，其絕緣狀況直接影響電力系統(tǒng)發(fā)、供、配電的安全運(yùn)行。隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大，投入運(yùn)行的高壓電力電纜（電壓為6～10kV）逐年增多。20 世紀(jì)90 年代以前均為粘性油紙絕緣電纜，近年來，隨著技術(shù)進(jìn)步，粘性油紙絕緣電纜已淘汰，逐步被交聯(lián)乙烯電纜所取代。根據(jù)多年的一線工作經(jīng)驗(yàn)，筆者知道電力電纜終端頭是電氣設(shè)備中最容易發(fā)生擊穿或短路故障的設(shè)備之一。因此電纜投運(yùn)前及運(yùn)行中應(yīng)當(dāng)按《規(guī)程》要求對電纜進(jìn)行電氣試驗(yàn)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，及時(shí)處理，防止電力事故的發(fā)生。對于油紙絕緣的電纜，過去主要采用直流耐壓試驗(yàn)，測量泄漏電流和絕緣電阻來判斷其絕緣的好壞。隨著交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電力電纜越來越被廣泛應(yīng)用，電力電纜的試驗(yàn)方法引入交流耐壓試驗(yàn)，包含工頻耐壓試驗(yàn)、諧振耐壓試驗(yàn)、超低頻0．1Hz 耐壓試驗(yàn)、振蕩電壓試驗(yàn)等。直流耐壓的種類較多，接線方式各異，試驗(yàn)結(jié)果差別很大，直流耐壓試驗(yàn)和交流耐壓試驗(yàn)是否都適合用于交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電力電纜的電氣試驗(yàn)，在實(shí)際工作中，需要我們選擇合理的試驗(yàn)方法和正確判斷試驗(yàn)結(jié)果，查出電纜的絕緣狀態(tài)，為電纜的安全運(yùn)行提供可靠的保證。直流耐壓試驗(yàn)適用于油紙絕緣電纜直流耐壓試驗(yàn)的目的在于檢驗(yàn)電纜的耐壓強(qiáng)度，檢查絕緣干枯、氣泡、紙絕緣中的機(jī)械損傷和工藝包纏缺陷，實(shí)踐證明效果良好，可獲取其內(nèi)部缺陷的可靠數(shù)據(jù)。因?yàn)樵谥绷麟妷籂顩r下絕緣物質(zhì)中的電壓依照電阻系數(shù)分配，如果絕緣物質(zhì)存在問題，電壓大多被和有問題部分串聯(lián)的沒有受到損壞的絕緣物質(zhì)的電阻承受，讓問題較易被發(fā)現(xiàn)，較便捷找到介質(zhì)缺陷。電纜紙絕緣在直流電壓狀況下的擊穿強(qiáng)度大概是交流電壓狀況下的兩倍，因此能夠加上更高的直流電壓對不導(dǎo)電油紙絕緣進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。在很多狀況下，用搖表試驗(yàn)電纜的不導(dǎo)電性能優(yōu)良，可是在直流耐壓試驗(yàn)中發(fā)生絕緣被擊穿，因此直流耐壓是檢測紙絕緣中、高壓電纜缺陷的有效手段。其優(yōu)點(diǎn)是所需試驗(yàn)設(shè)備容量小、體積小，攜帶操作方便，特別適合現(xiàn)場試驗(yàn)，在油紙絕緣電纜上的應(yīng)用是成功的，國際和國家標(biāo)準(zhǔn)均有明確規(guī)定。交聯(lián)聚乙烯電纜（ＸＬＰＥ）屬于固體絕緣電纜，是經(jīng)過特殊的物理、化學(xué)方法交聯(lián)而成；具有良好的電氣絕緣性能，擊穿強(qiáng)度高，介質(zhì)損耗角正切值ｔｇδ小，絕緣電阻高。有較高的耐熱性和耐老化性能，重量輕，允許工作溫度高，載流量大，適宜高落差和垂直敷設(shè)；因此，交聯(lián)聚乙烯電纜在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。１．直流耐壓試驗(yàn)不適合交聯(lián)電纜的耐壓試驗(yàn)的原因。由于電纜線路的電容很大，若采用工頻電壓試驗(yàn)，必須有大容量的工頻交流試驗(yàn)變壓器，現(xiàn)場試驗(yàn)很難實(shí)現(xiàn)；所以傳統(tǒng)的耐壓試驗(yàn)方法是采用直流耐壓試驗(yàn)。因?yàn)殡娎|的直流絕緣電阻很大（一般在１０ＧΩ以上），所以在作直流耐壓試驗(yàn)是充電電流極小，具備試驗(yàn)設(shè)備容量小、重量輕、可移動性好等優(yōu)點(diǎn)；但直流耐壓試驗(yàn)方法對于ＸＬＰＥ交流電纜，無論從理論還是實(shí)踐上卻存在很多缺點(diǎn)。主要體現(xiàn)在：1.1試驗(yàn)的等效性差：高壓試驗(yàn)技術(shù)的一個(gè)通用原則是試品上所施加的試驗(yàn)電壓場強(qiáng)應(yīng)模擬高壓電器的運(yùn)行工況。高壓試驗(yàn)得出的通過或不通過的結(jié)論要代表高壓電器中的薄弱點(diǎn)是否對今后的運(yùn)行帶來危害。這就意味著試驗(yàn)中的故障機(jī)理應(yīng)與電器運(yùn)行中的機(jī)理應(yīng)該有相同的物理過程。2.直流和交流小的電場分布不同：直流電壓下，電纜絕緣的電場分布取決于材料的體積電阻率，而交流電壓下的電場分布取決于各介質(zhì)的介電常數(shù)，特別是在電纜終端頭、接頭盒等電纜附件中的直流電場強(qiáng)度的分布和交流電場強(qiáng)度的分布不同，而且直流電壓下絕緣老化的機(jī)理和交流電壓下的老化機(jī)理不相同。因此，直流耐壓試驗(yàn)不能模擬ＸＬＰＥ電纜的運(yùn)行工況。3.放電難以：ＸＬＰＥ電纜在直流電壓下會產(chǎn)生“記憶"效應(yīng)，存儲積累單極性殘余電荷。一旦有了由于直流耐壓試驗(yàn)引起的“記憶性"，需要很長時(shí)間才能將這種直流偏壓釋放。電纜如果在直流殘余電荷未釋放之前投入運(yùn)行，直流偏壓便會疊加在工頻電壓峰值上，使得電纜上的電壓值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其額定電壓，從而有可能導(dǎo)致電纜絕緣擊穿。４。會造成擊穿的連鎖反應(yīng)：直流耐壓試驗(yàn)時(shí)，會有電子注入到聚合物介質(zhì)內(nèi)部，形成空間電荷，使該處的電場強(qiáng)度降低，從而易于發(fā)生擊穿。ＸＬＰＥ電纜的半導(dǎo)體凸出處和污穢點(diǎn)等處容易產(chǎn)生空間電荷。但如果在試驗(yàn)時(shí)電纜終端頭發(fā)生表面閃絡(luò)或電纜附件擊穿，會造成電纜芯線上產(chǎn)生波振蕩，在已積聚空間電荷的地點(diǎn)，由于振蕩電壓極性迅速改變?yōu)楫悩O性，使該處電場強(qiáng)度顯著增大，可能損壞絕緣，造成多點(diǎn)擊穿。５。對水樹枝的發(fā)展影響巨大：ＸＬＰＥ電纜致命的一個(gè)弱點(diǎn)是絕緣內(nèi)易產(chǎn)生水樹枝，一旦產(chǎn)生水樹枝，在直流電壓下會迅速轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌渲Γ⑿纬煞烹姡铀倭私^緣劣化，以致于運(yùn)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(dāng)?shù)哪蛪褐担⒛鼙３忠欢螘r(shí)間。實(shí)踐也表明，直流耐壓試驗(yàn)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(jī)械損傷或應(yīng)力錐放錯(cuò)等缺陷。在交流電壓下絕緣最易發(fā)生擊穿的地點(diǎn)，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(shí)不發(fā)生擊穿的地點(diǎn)。

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