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淺談電力電纜交流耐壓試驗的意義
主要試驗項目包括：測量絕緣電阻、直流耐壓和泄漏電流。其中測量絕緣電阻主要是檢驗電纜絕緣是否老化、受潮以及耐壓試驗中暴露的絕緣缺陷。直流耐壓和泄漏電流試驗是同步進行的，其目的是發(fā)現(xiàn)絕緣中的缺陷。但是近年來國內(nèi)外的試驗和運行經(jīng)驗證明：直流耐壓試驗不能有效地發(fā)現(xiàn)交聯(lián)電纜中的絕緣缺陷，甚至造成電纜的絕緣隱患。德國Sechiswag公司在1978～1980年41個回路的10 kV電壓等級的XLPE電纜中，發(fā)生故障87次；瑞典的3 kV～24．5 kV電壓等級XLPE電纜投運超出9 000 km，發(fā)生故障107次，國內(nèi)也曾多次發(fā)生電纜事故，相當數(shù)量的電纜故障是由于經(jīng)常性的直流耐壓試驗產(chǎn)生的負面效應引起。研究表明，直流耐壓試驗對絕緣的影響主要表現(xiàn)在：
1、直流電壓下，電場度是按照電阻率分布的，而交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣層中的材料含有很多成分，其電阻率的分布是不均勻的，同時電阻率受溫度等因素影響比較大，所以在直流電壓下，交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣層中的分布電場是不均勻的，這就可能在直流試驗過程中出現(xiàn)絕緣層有的地方電場很強，有點地方電場比較弱的情況，導致局部絕緣擊穿，在運行中引起事故。
2、電纜在直流電壓下會產(chǎn)生“記憶”效應，存儲積累單極性殘余電荷，一旦有了由于直流耐壓試驗引起的“記憶性”，需要很長的時間才能將這種直流電壓釋放，電纜如果在直流殘余電荷未*釋放之前投入運行，直流電壓便會疊加在工頻電壓峰值上，使得電纜上的電壓值遠遠高于其額定電壓，從而導致電纜絕緣擊穿。
3、交聯(lián)聚乙烯電纜的直流耐壓試驗，由于空間電荷效應，絕緣中的實際電場強度zui高可達到電纜絕緣工作電場強度的十幾倍，所以即使電纜在通過了直流耐壓試驗不發(fā)生擊穿，也會引起絕緣的嚴重損傷
4、直流耐壓試驗所施加的電壓電場強度分布狀況與運行中的交流電壓電場強度分布狀況不同，直流耐壓試驗并不能模仿運行狀態(tài)下電纜成受到過電壓，而且也不能有效的發(fā)現(xiàn)電纜本身及電纜接頭和施工工藝上的缺陷。
5、直流耐壓試驗有一定的積累效應，能加速絕緣老化，且試驗時易發(fā)生閃落或擊穿。
實踐也表明，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，如果電纜附件內(nèi)，絕緣若有機械損傷等缺陷，在交流電壓下絕緣zui易發(fā)現(xiàn)擊穿的地點，在直流耐壓下往往不能擊穿，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能發(fā)生擊穿的地點。
交流耐壓試驗是鑒定電力設備絕緣強度zui有效和zui直接的方法。
電力設備在運行中，絕緣長期受著電場、溫度和機械振動的作用會逐漸發(fā)生劣化。其中包括整體劣化和部分劣化，形成缺陷。例如由于局部地方電場比較集中或者局部絕緣比較脆弱就存在局部的缺陷。各種預防性試驗方法，各有所長，均能分別發(fā)現(xiàn)一些缺陷，反映出絕緣的狀況，但其他試驗方法的試驗電壓往往都低于電力設備的工作電壓，作為安全運行的保證還不夠有力。直流耐壓試驗雖然試驗電壓比較高，能發(fā)現(xiàn)一些絕緣的弱點，但是由于電力設備的絕緣大多數(shù)都是組合電介質(zhì)，在直流電壓的作用下，其電壓是按電阻分布的，所以交流電力設備在交流電場下的弱點使用直流作試驗就不一定能夠發(fā)現(xiàn)，例如發(fā)電機的槽部缺陷在直流下就不易被發(fā)現(xiàn)。交流耐壓試驗符合電力設備在運行中所承受的電氣狀況，同時交流耐壓試驗電壓一般比運行電壓高，因此通過試驗后，設備有較大的安全裕度，所以這種試驗已成為保證安全運行的一個重要手段。
經(jīng)過多年實踐，發(fā)現(xiàn)用直流耐壓或0.1HZ耐壓試驗，不能保證安全運行。如某廠發(fā)電機出口10KV橡塑電纜，交接時按要求進行了直流耐壓試驗，但運行不到一年，在運行電壓下發(fā)生擊穿事故；還有一條母線段工作電源進線橡塑電纜，在預試時加直流的試驗電壓下合格，運行24小時后發(fā)生擊穿事故（如下圖所示）。結(jié)合以前的工作經(jīng)驗，在一條橡塑電纜上，用鐵釘打入主絕緣1/2處，加直流電壓為8倍的額定電壓、未擊穿，但加交流電壓為2倍的額定電壓就擊穿了，所以，不贊成做直流耐壓試驗。
在進行交流耐壓試驗前，必須預*行各項非破壞性試驗，如測量絕緣電阻、吸收比等，對各項試驗結(jié)果進行綜合分析，以決定該設備是否受潮或含有缺陷。若發(fā)現(xiàn)已存在問題，需預*行處理，待缺陷消除后，方可進行交流耐壓試驗，以免在交流耐壓試驗過程中，發(fā)生絕緣擊穿，擴大絕緣缺陷，延長檢修時間，增加檢修工作量。
交流耐壓試驗由于試驗狀況接近電纜的運行工況，耐壓電壓值較高，而且，耐壓時間適當加長，更能反映電纜絕緣的狀況以及發(fā)現(xiàn)絕緣中的缺陷。因此，國內(nèi)外機構(gòu)大力推薦XLPE電纜交流耐壓試驗，取代現(xiàn)行的直流耐壓試驗。 交流耐壓試驗試驗標準。根據(jù)IEC和CIGRE推薦的XLPE交流耐壓試驗標準，國外現(xiàn)行的標準包括：標準一：試驗電壓為1.7倍Uo(額定相相電壓),耐壓時間5min。標準二：試驗電壓為Uo，耐壓時間24h。標準三：試驗電壓為kUo，耐壓時間1h，其中k為系數(shù)。 試驗設備。按IEC和CIGRE推薦的交聯(lián)電纜交流耐壓試驗標準，宜于交流耐壓試驗標準的設備有：帶補償電抗器的試驗變壓器(ACTC型):這種試驗變壓器重量和體積大，一般適用于試驗室的交流耐壓試驗，現(xiàn)場試驗幾乎無法使用；可調(diào)電感式諧振系統(tǒng)(ACRL):該系統(tǒng)試驗電壓頻率為50HZ，與被試電纜的運行工況一致，但因電壓調(diào)整過程操作繁重，現(xiàn)場一般不宜采用；調(diào)頻式諧振系統(tǒng)(ACRF):電感為固定形式，試驗變壓器及試驗電壓由調(diào)諧電源提供，頻率范圍為30～300HZ。ACRF型設備因體積小，重量輕，諧振頻率易于調(diào)節(jié)，因而宜在現(xiàn)場試驗中使用。 交聯(lián)電纜的交流耐壓試驗在有些地方尚未開展，目前國內(nèi)也未制定出相應的試驗標準。
據(jù)了解，為配合有關(guān)國標的制定，汲取國外的*技術(shù)，積累試驗經(jīng)驗，河南電力試驗研究所在國家“九五”重點工程---小浪底水電站實施了220千伏電壓等級的交聯(lián)聚乙烯電纜的現(xiàn)場交流耐壓試驗。試驗一次成功，贏得了電纜生產(chǎn)廠家和小浪底工程指揮部的好評。試驗采用調(diào)頻式諧振試驗裝置，電纜試品為德國生產(chǎn)的245千伏電壓等級交聯(lián)聚乙烯電纜，長度約320米，其等效電容量約為5247μF，選擇試驗用電抗器的電感量為200L。經(jīng)過計算，諧振回路的諧振頻率約為49HZ，試驗電壓241千伏，耐壓時間5min。由于電纜試品以及分佈電容偏大，加之現(xiàn)場環(huán)境下的電暈損耗，試驗裝置提供的回路電流明顯偏高。為保證試驗電壓值及其穩(wěn)定性，試驗中采取了提高試驗裝置供電電壓以及對電抗器、分壓器等加裝均壓環(huán)等一系列措施。試驗結(jié)果表明，試驗回路的電抗器、分壓器參數(shù)以及防暈措施得當，可以有效地保證試驗電壓的提高和穩(wěn)定，併使諧振頻率盡可能保證在工頻范圍之內(nèi)(試驗的諧振頻率實測為51HZ),從而使交聯(lián)耐壓試驗更接近電纜的實際運行狀況。 交聯(lián)電纜絕緣的潛在威脅是絕緣中存在電樹枝和水樹枝，由以上所述說明電纜不宜做直流耐壓試驗，建議用交流耐壓試驗代替。