高电压直流耐压试验对电缆寿命的影响

高电压直流耐压试验对电缆寿命的影响

摘要：

本文主要通过分析高电压直流耐压试验对发现纸绝缘电缆缺陷的有效性， 发现交联聚乙烯绝缘电力电缆缺陷的局恨性，通过分析直流耐压试验、泄漏电流来判断电力电缆主绝缘缺陷的方法。

三、交流耐压试验

既然直流耐压试验不能模拟交联聚乙烯绝缘电缆的运行场强状态不能达到我们所期望的试验效果，因此就应该考虑用交流耐压试验来检测电缆敷设和附件的安装质量。应采用以下几种交流试验方法：

1、0.1Hz超低频电压 
根据试验容量(的公式S=wCUs2=2∏f Us2KVA，式中的C-被试电缆电容量，Us –为试验电压，f-工频频率，我国为50HZ)，由此可见，0.1Hz交流电压与50Hz电压相比，前者需要的功率相当于后者的1/500，因而，它可以毫无问题的生产出便携式设备在现场使用。由于这种原因原来为对大型旋转式电机进行试验而开发的超低频电压是一种可能替代塑料绝缘电缆直流电压试验的选择方案。 
在基础调查研究中，首先针对各种模拟配置求出在使用0.1Hz频率时与在50Hz时试验电压(U0的2倍)等值的对绝缘施加的电压负荷。在经电缆的现场试验中试用后，开始考虑在现行的关于中压电缆的VDE标准中采纳超低频技术。0.1Hz的推荐试验电平为3U0。与用50Hz的试验相比，引发在薄弱点上的击穿明显快。60min的试验持续时间是必要的，以便在试验中使可能存在的薄弱点发生击穿。由此可见，超低频试验设备是可行有效的。

2、振荡电压脉冲
振荡电压脉冲源出于国际大电网21-09/2工作组的推荐标准，该组在80年代进行可替代塑料绝缘高压电缆设施直流电压试验的选择方案的调查研究。按照有或无极性变换的电路变形，这种电压波形因其随时间的变化避免了空间电荷效应。此外，这种电压波形具有在现场使用相对比较简单的方法可以产生很高试验电平的优势。与其低频方法不同，它适用于高压电缆设施。 
这些试验方法在我国目前还没有普及无论从硬件还是软件上我们尚处于研究阶段。为了减少对交联聚乙烯电力电缆的直流耐压试验可按照《电力设备预防性试验规程》中电力电缆线路的橡塑绝缘电力电缆试验项目进行：(1)测量电缆主绝缘电阻；(2)电缆外护套绝缘电阻；(3)电缆内衬层绝缘电阻；(4)铜屏蔽电阻和导体电阻比；(5)电缆主绝缘直流耐压试验。 
为了交联聚乙烯绝缘电力电缆作为以上四项测量就必须对电缆附件安装工艺金属层的接地方法进行改变。终端的铠装层和铜屏蔽层应分别用带绝缘的绞合导线单独接地，铜屏蔽层接地线的截面不得小于25平方毫米，铠装层接地线截面不应小于10平方毫米。 
中间头内铜屏蔽层的接地线不得和铠装层连在一起，对接头两侧的铠装层必须用另一根接地线相连，而且还必须与铜屏蔽层绝缘。连接铠装层的地线外部必须有外护套，而且具有与电缆外护套相同的绝缘和密封性能。通过上述的这些试验项目，以此来掌握电缆各部分的绝缘状况。
主绝缘交流耐压试验的电压波形应为实际正弦波形，频率应为20Hz到300Hz之间。当电抗器固定时，谐振频率的平方与电容量成反比，其表达式为：W2C＝1/L。也就是说，当电源频率变化n倍时，试品的电容量变化n2倍；选用频率为45～65HZ段，频率可以变化1.44倍，在电搞器个数或者电感量不变时，试品电容量最大可以变化2.07倍；选用频率为20～300HZ段，频率可以变化十几倍，在电抗器个数或者电感量不变时，试品电容量最大可以变化100倍。试验电压按照中国南方电网《电力设备预防性试验规程》修编说明的规定，试验时间为1h。或者试验电压采用电缆U0值，试验时间为24h，两者任选一种。 
注：对曾经运行过的电缆或其附件设备，在重新安装、部分更新或重新制作后，可采用较低的试验电压或缩短试验时间。试验电压值应经协商确定，此时考虑电缆运行年数、环境条件、过去击穿历史以及此次试验目的等因素。 

四、试验结果的分析与判断

电缆通过直流耐压试验而未击穿者，一般可认为该电缆的绝缘是合格的，可以投入系统运行．但并不是说，通过直流耐压试验的电缆质量就是好的。具有优良质量的电缆线路应在合理运用及无外力损伤的情况下安全运行数十年无事故．下面，将一般对电力电缆线路绝缘优劣的判断标准简介如下： 
(1)电缆经直流酬压试验后绝缘击穿者，不能投入系统运行，应立即测寻故障点并进行抢修。 
(2)泄漏电流随试验电压的增高而急剧上升者，不能投入系统运行，应人为提高试验电压将电缆击穿，然后测寻故障点并进行抢修。 
(3)泄漏电流值很不稳定(排除电源电压波动等外界因素)．这可能是电缆绝缘内部微小气隙的局部放电引起。这时可延长耐压持续时间或提高试验电压，观察泄漏电流的变化情况．如果在延时或提高电压的情况下，泄漏电流恶化趋势不大，可以投入系统运行，3个月后再复试． 
(4)泄漏电流不平衡系数超过规定的标准时，应首先排除外界因素造成的影响，当确认是由电缆绝缘内部缺陷而引起的泄漏电流不平衡时，应采取上述第(3)条中的延时或提高试验电压的方法进行考核、判断与处理． 
(5)泄漏电流随时间延长有上升趋势，且泄漏电流值比上次显著增大时，可采取上述第3条中的延时或提高试验电压的方法进行考核、判断与处理。 
(6)短电缆或其他有微弱缺陷的电缆，泄漏电流偏大而泄漏电流值稳定、平衡时，可投入系统运行。但应在6个月后进行复试。 
(7)直流耐压试验中有少数闪络现象，但在延时或提高试验电压情况下，闪络现象不再出现者，允许投入系统运行，但需6十月后复试；如果仍有闪络现象出现，一般应找出故障点并予以排除。 
以上各条中，需做复试的电缆，凡复试结果无明星恶化趋势的电缆，均可投入系统运行，并不再列入复试范围；如果复试结果具有明星恶化趋势，则应找出原因并予以修复。 

结束语

直流耐压试验不能有效的发现高压交联聚乙烯主绝缘电缆的缺陷，因此不宜用于预试。交流耐压试验是检验交联电缆绝缘质量的有效手段。准确有效的掌握电缆各部位的运行状况有利于提高电缆的安全运行，减少电缆在运行中的故障。

参与文献： 

·DL/T596—1996电力设备预防性试验规程
·［德］L.Heinhold,R.Stubbe(hrsg)著,门汉文、崔国璋、王海译，《电力电缆及电线》，中国电力出版社，2001
·李宗廷、王佩龙、赵光庭、刘进国编著，《电力电缆施工手册》，中国电力出版社，2001
·于景丰、赵锋编著，《电力电缆实用技术》，中国水利水电出版社，2003
·中国南方电网有限责任公司，《电力设备预防性试验规程》―修编说明，2005