高压交联电缆交流耐压试验

H1GH VOI TAGE ENGINEERING V01．27 Ser．Nol04 高压交联电缆现场交流耐压试验 On—site AC Voltage W ithstand Test of High Vo[tage Xl PE Power Cable 山东电力研究院(济南250002) 幕世友 刘 民 冯玉柱 姚垒霞 摘 要 丹析了对交联聚乙烯电缆做直流耐压试验存在的 缺点和问题，讨论了 I10 kV电缆交流耐压试验的方法，介绍 了用变频谐振装置在山东电网做 】10 kV交联电缆现场交流 耐压试验的实例。 Abstraet In this paper，the del[ect and problert／of DC volt— age test applled to XLPE power cable are analyzed，we choose frequency—tuned re．sorlan r test system．AC voltage 0n-site rests of high voltage power cable were carried out in Shandong network，and the example of AC voltage with— stand te§t was intrc~uced． 关键词 XLPE电缆 直流耐压试验 交流耐压试验 Key words XLPE power cable DC voltage withstand test AC vol cage withstand test 中围分类号 TM247；TM835 4 立献标识码 B 0 引 言 山东电周近年来随着城网改造 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 的实施，高 压交联电缆特别是 n0 kV X】 PE电缆在各地市电 业 局 开 始 大 量 使 用 。按 照 IEC840 L1 或 CIGRE WG21．03建议规程．现场竣工验收试验的目的是检 查电缆的敷设及附件的安装是否正确。对电缆在运 输、搬运、存放、敷设和回填的过程中可能受到的意 外损害，其检查的方法按 IEC229执行，对外护套厚 度≥2．5 mm 的电缆采取在电缆屏蔽与地之间施加 直流10 kV1 rain的耐压方式 对电缆主绝缘的耐压 试验IEC229推荐了两种方法：1)直流耐压：3u。，15 min；交流耐压 ： 3 U。，5 rain；2)1Uo，24 h。 对于 X】 PE交流电缆，则不宜采用直流耐压的 方法。本文将讨论 uO kV XI PE交流电缆的耐压试 验方法。 1 XLPE电缆直流耐压试验存在的弊端 1．1 直流电压下电缆绝缘的电场分布取决于材料 的体积电阻率，而交流电压下的电场分布取决于各 介质的介电常数 因在电缆终端头、接头盒等电缆附 件中直流电场强度的分布和交流电场分布强度完全 不 同，且直流电压下绝缘老化 的机理和交 流电压下 的老化机理不相同。故直流耐压试验不能模拟 xI|PE电缆 的运行工况。 1．2 XI PE电缆在直流电压下会产生“记忆”效应， 存储积累单极性残余电荷，需要很长时间才能将这 种直流偏压释放。电缆如果在直流残余电荷未完全 释放之前投入运行，直流偏压便会叠加在工频电压 峰值上，可使得电缆上的电压值远远超过其额定电 压而导致电缆绝缘击穿。 1．3 直流耐压试验时，会有电子注入到聚台物介质 内部，形成空间电荷，使该处的电场强度降低，从而 难于发生击穿。XLPE电缆的半导体凸出处和荇秽 点等处容易产生空间电荷，但如果在试验时电缆终 端头发生表面闪络或电缆附件击穿，会造成电缆芯 线上产生波振荡，在已积聚空闻电荷的地点因振荡 电压极性迅速改变为异极性，使该处电场强度显著 增大，可能损坏绝缘，造成多点击穿。 1．4 XI PE电缆致命的一个弱点是绝缘内易发生 水树枝，水树枝在直流电压下会迅速转变为电树枝， 并形成放电而加速绝缘劣化．以致运行后在工频电 压作用下形成击穿。而单纯的水树枝在交流工作电 压下还能保持相当的耐压值，并能保持一段时间。 1．5 实践表明，直流耐压试验不能有效发现交流电 压作用下的某些缺陷，如在电缆附件内，绝缘若有机 械损伤或应力锥放错等缺陷。交流电压下绝缘最易 发生击穿的地点在直流电压下往往不能击穿。直流 电压下绝缘击穿处往往发生在交流工作条件下绝缘 平时不发生击穿的地点。 2 交流耐压试验方法的选择 2．1 超低频 0．1Hz耐压试验 因被试 XI PE电缆的电容量很大，工频试验时 所需试验变压器的容量也要很大，导致试验设备笨 重而不适用于现场使用。采用 0．1 Hz作为试验电 源，理论上可以将试验变压器的容量降低到 1／500， 试验变压器的重量可大大降低，可以较容易地移动 到现场进行试验。目前，此种方法主要应用于中、低 压电缆的试验，由于电压等级偏低，还不能用于 u0 kV及以上的高压电缆试验。 2．2 振荡电压试验 振荡电压试验是用直流电源给电缆充电，然后 通过一个放 电球隙给一组 串联电阻和电抗放电，得 到一个阻尼振荡电压。CIGRE WG21．0指出，此种 方法优于直流耐压试验，但仍不如工频试验有救。 2．3 谐振耐压试验 可调电感型谐振试验系统可以满足耐压 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 ， 维普资讯 http://www.cqvip.com 2001年7月 高 电 压 技 术 第 27卷总第 104期 ·43· 但由于重量大，可移动性差，主要用于试验室。 变频谐振试验系统不但能满足 110 kVXI PE 电缆的耐压要求，而且具有重量轻、可移动性好的优 点 ，适宜现场试验。 通过调研和论证 ，山东 电力研究 院选择 了长沙 电力试验开发公司研制的变频谐振试验装置，该装 置采用固定电抗器作为谐振电抗器，以调频的方式 实现谐振，频率的调节范围为3O～300 Hz符合 GI— GRE WG21．03推荐使用工频及近似工频(30～300 Hz)的交流电压要求。这种交流电压试验可以重现 与运行工况下相似的场强，实践证明是行之有效的 方法 。 3 现场验收试验实例 山东电网用变频谐振试验装置对 ¨0 kV交联 聚乙烯电缆进行了现场交流耐压验收试验。其试品 型号为YJI W 额定电压为 64／110 kV；导体规格 为 1 Film×300 mm。铜导体；电容为 0．139 uF／km； 单根电缆的长度为 1．495 km。 试验标准：在电缆芯线和金属铠装层之间施加 交流电压 ¨0 kV(一 3U )，保持 5rain。 由于中间升压变压器输出电压为 15 kV，无法 满足 ¨0 kV试验电压的要求，需要用串联电抗器 进行串联谐振。由于流过串联电抗器的试验电流超 过了其额定电流，因此需要加人并联电抗器进行补 偿，即组成串一并联谐振回路，试验接线原理图如图 1。图中厶 为一只串联电抗器， 为4只电抗器并 联，每只电抗器的电感 200 H，额定电流 4 A，额定电 压 267 kV。通过改变投人并联补偿电抗器的数量， 在满足试验设备的电压和电流的前提下，力求试验 频率接近工频。以下是谐振频率的估算： 由于厶 的电抗 远大于中间升压变压器的电 抗，或者说试验电压远远高于中间变压器高压侧的 输出电压，因此在估算谐振频率时可以简化，相当于 和 与c 并联，则有 — — f=I／2~r、／L。c =55．2 Hz。 式中： 为厶 与 。的等效并联电感。L =200H L2— 50 H ，C 一 0．207 F。 图 1 串一并联谐振试验接线图 试验中的实际谐振频率为 55 Hz， 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 按照上 述简化进行谐振频率的估算是比较准确的。6根电 缆分 6次试验，耐压时间 5 rain全部通过。 4 结 语 a．直流耐压试验不能模拟高压交联电缆的运 行工况 ，试验效果差 ，并且有一定的危 害性 ，在现场 竣工验收试验不宜采用。 b．交流耐压试验是现场检验交联电缆的敷设 和附件安装质量的有效手段。变频谐振装置符合 IEC和国标的有关要求，通过电抗器串并联的方式 可以满足 110 kV和 220 kV高压交联电缆现场交 流耐压的要求 参 考 文 献 1 IEC840 Te~ts for power cables with extruded insulation for rated voltage above 30 kV ( 一 36 kV)up tO 150 kV (U 一 170 kV) (收稿 日期 2001 05 o3) l世友 1968年生．1992年清华大学毕业．工程师．占L事高电压设备 试驻研究。 (上接第 41页) ⑥根据电缆的准确总长及完好相的反射波算出 该电缆的准确波速，在无准确的电缆长度时，波速度 经验值选取是测试的关键，表 2数据可供参考。 表 2 电缆波速经验值 m／ 参 考 文 献 1 徐丙根，李胜祥，胨宗军 电力电缆故障探测技术，北京 机械工业出版社．1999 (收稿 日期 2001—03—01) 崔江静 1973年生 ，华南理 工大学 毕业 工程师 ．占L事电缆 运行 管 理 孙廷望 1962年生，硕士，高级工程师c从事输电运行管理工作． 维普资讯 http://www.cqvip.com