國標高壓電纜試驗項目:
按照IEC840或CIGREWG21.03建議規程,現場試驗的目的不是為了檢驗(yàn)電(diàn)纜的製造質(zhì)量或電(diàn)纜附件的製造質量的好壞,其製造(zào)質量已在型(xíng)式試驗和出廠試驗中證實。
現場竣工驗收試驗的目的是檢查(chá)電纜(lǎn)的敷設及附件的安裝(zhuāng)是(shì)否正確。
電纜在運輸(shū)、搬運、存放、敷設(shè)和回填的過程中,有(yǒu)可能受到意外損害。
檢(jiǎn)查(chá)的方法是按照IEC229,對於外護套厚度大於等(děng)於2.5mm的電纜,在(zài)電纜屏蔽與地之間施加10kV的直流,耐(nài)壓1分鍾。
對於(yú)電纜主絕緣(yuán)的耐壓試驗IEC推薦(jiàn)了兩種方法:
直流(liú)耐壓:3U015分鍾;交流耐壓:U05分鍾。
傳統的直流耐壓具有試驗設備重量輕(qīng),可移動性好(hǎo),容量低等優點,對於油紙絕緣電纜應用效果很好,但對於交聯聚乙烯電纜,無論(lùn)從理論上還是實踐上都證明了(le)不宜采用直流耐壓的方法。
國標第18.0.1條中規定高壓電纜的試驗(yàn)項目:
1. 測量絕緣電阻(zǔ);
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(dǎo)體電阻比;
5. 檢查電(diàn)纜線路兩端的相位;
6. 充油電纜的絕緣油試驗;
7. 交(jiāo)叉互統試驗。
國(guó)標中未有(yǒu)要求檢(jiǎn)測電纜內襯層和外護套進水的試驗項目,現(xiàn)就檢(jiǎn)測及(jí)判斷論述如下:
1、由於國標的規定(dìng)無法(fǎ)檢測電纜外護套內襯層是否進水,所以各省增加(jiā)的試驗項目有:
1.1、利(lì)用銅蔽層(céng)電(diàn)阻和導體電阻(zǔ)比來判斷。
其步驟為,用雙壁電橋測量在(zài)相同溫度(dù)下的銅屏蔽層和導體的直流電阻。
當(dāng)前者(zhě)與後者之比投運前相比有所增加時(shí),表明銅屏(píng)蔽(bì)層的(de)直流電阻增大,則銅屏蔽有可能被腐蝕;當該比(bǐ)值與投運前相比減少時,表明該附件中的導體連接點的(de)接觸電阻有增大的可能。
一(yī)般在現場實驗時,測量(liàng)鋼鎧和(hé)屏蔽絕緣電阻(zǔ)值,利用其電阻比來判斷電纜外護套和(hé)內襯層是否進水。
1.2、用兆歐表測量絕緣電阻值來判斷。
其步驟為(wéi),用500V兆歐表分別測量橡塑(sù)電(diàn)纜內襯層外護套的絕緣電阻,當(dāng)每公裏的絕緣電(diàn)阻小於0.5兆歐時,再用(yòng)下述方法進一步判斷,使用萬用表測量絕緣電(diàn)阻,利用原電池原理,由(yóu)於(yú)橡塑電纜的金屬層、鎧裝層及其塗層用的材料有是(shì)銅、鉛、鐵、鋅和鋁等,當電纜的外護套內襯層(céng)進水後,這(zhè)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(hù)套破損並進水後,由於(yú)地(dì)下水是電解質,在鎧裝層的鍍(dù)鋅鋼帶上會產生(shēng)對(duì)地-0.76V的電位。
當外護套或內襯層破損進水後,用兆歐表測量時,每公裏絕(jué)緣電阻低於0.5兆(zhào)歐時,用萬用(yòng)表的正負(fù)表筆輪換(huàn)測量鎧裝層(céng)對地或鎧裝層對銅屏蔽層的(de)絕(jué)緣電阻,此時在測量回路中(zhōng)由於(yú)形成的原(yuán)電池與萬(wàn)用表內的幹電池相串聯。
當極性組合使電壓相加時,測得的電阻值較小;反之(zhī),測得的電(diàn)阻值較大。
因此,上述的兩次測得的絕緣電(diàn)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襯層已破損進水。
例如,某橡塑(sù)電纜護套損傷受潮後(hòu),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(nài)壓、交流耐壓試驗,但地方省份根(gēn)據自己的實際情況多選擇其中之一,現就這兩者的利與(yǔ)弊對比如下:交聯聚乙烯電纜不宜做(zuò)直流耐壓試驗,而應做交流耐壓試驗(yàn)。
2.1直流耐壓試驗:
高壓(yā)試驗的一個通用原(yuán)則(zé),被試品上所施(shī)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現紙絕緣電纜缺陷十分有效,但對交聯聚乙烯絕緣電纜則未(wèi)必有效,而且還(hái)可(kě)能產生(shēng)負作用,主要表現在以下幾個方麵:
2.1.1交聯聚乙烯電(diàn)纜在交、直流電壓下(xià)的電場分布不同,交聯聚乙烯(xī)絕緣層是采用聚乙烯經(jīng)化學交聯(lián)而成,屬整體型絕緣結構,其介電(diàn)常(cháng)數為2.1--2.3受溫度(dù)變(biàn)化的影響較小。
在交流(liú)電壓下,交聯聚乙烯電纜絕緣層內(nèi)的電場分布是由各介質的介電(diàn)常數決定的,即電場強度按介電常數而反比例分配的,這種分(fèn)配是比較穩定(dìng)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(pèi),而這種絕緣電阻分布係數是不(bú)均(jun1)勻的。
特別是在電纜(lǎn)終端頭、接(jiē)頭盒等電纜附件(jiàn)中的交流電場(chǎng)強度的分布(bù)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聚乙烯電纜的運行(háng)工況。
2.1.2交聯聚乙烯電纜在直流電壓下(xià)會產生“積累"效應(yīng),存儲積累單極性殘餘電(diàn)荷。
在直(zhí)流耐壓(yā)試驗時引起的電荷積累,需要很長時間才能將這種殘餘電荷釋(shì)放。
電纜如果在直流殘餘電荷(hé)未*釋放之前(qián)投入運行,直流殘壓便會疊加在工頻電(diàn)壓峰值上,使(shǐ)得電纜上的電壓值超過運行工況下的額定電壓,它將(jiāng)加速絕緣老化縮短電纜的使用壽命(mìng),甚至絕緣擊穿。
2.1.3交聯聚乙烯電纜致命的一個(gè)弱點是絕緣內易產生水樹枝,水樹枝在直流電壓(yā)下會迅速轉(zhuǎn)變為電樹枝,並形成放電,加速了絕緣劣化,以致於運(yùn)行後在工頻電壓作用(yòng)下形成擊穿。
而單(dān)純的水樹枝在(zài)交流工作電壓(yā)下還能保持相當的耐壓值,並能保持一段時間。
2.1.4在現場進行直流高壓實驗時發生閃落或擊穿可能會對其正常的(de)電纜和接頭絕(jué)緣造成危害。
而且直流耐壓試驗不能有效(xiào)發(fā)現交流電壓作用下(xià)的某(mǒu)些缺陷,如在電纜附件內,絕緣若有機械(xiè)損傷或應力錐(zhuī)放錯等缺陷。
在交流電壓下絕緣最易發生擊穿的地點,在直流電壓(yā)下往往不能擊穿。
直流電(diàn)壓下絕緣擊穿處往往發生(shēng)在交流工作條件下絕(jué)緣平時不發生擊穿的地點。
2.2交流耐壓(yā)試驗(yàn):
既然直流耐壓試驗不能模(mó)擬交聯聚乙烯絕緣電纜的運行場(chǎng)強狀態,不能達到我(wǒ)們所期望的試驗效果,我們考慮采(cǎi)用交流高電壓進行試驗。
由於電纜的電容值不同,試驗前我們應該首先測(cè)量電力(lì)電纜的電容值(zhí),根據電容值計(jì)算出在試驗電壓下的電容電流,以選擇合適的試驗儀器(qì)。
2.2.1經了解絕大部分發電廠電纜額定電壓都是6kV,且長度大多都在1.5km以內,所以我(wǒ)們可采用常規的交(jiāo)流耐壓試驗方法。
如用一台(tái)50KV、20KVA的試驗變壓器,其最大(dà)輸出電流為(wéi)1000mA,據I=2πfUC可知,以6kV電纜為(wéi)例,此試驗變壓器能試驗的電纜(lǎn)的最大電容值為(wéi)265nF(f=50Hz,U=12KV)。
2.2.2對於一些大電容量電纜,如(rú)采用常規(guī)的交流耐壓試驗方法,則需(xū)要大容量的試(shì)驗變壓器,對調壓(yā)器和(hé)電源的容量也有(yǒu)特別大的要求(qiú)。
現場往(wǎng)往難(nán)以辦到,試驗(yàn)儀器的運輸、就位往往需(xū)要動用大型汽車、吊車等,既費(fèi)時又費力。
所以我們根(gēn)據具體情況分別采用(yòng)變頻試(shì)驗、串聯(lián)或串並聯諧振的方法來進行電纜的耐壓試驗。
2.2.3超低(dī)頻0.1Hz耐壓試驗:
根據試(shì)驗容量(的公式S=wCUs2=2∏fUs2KVA,式(shì)中(zhōng)的C-被試電纜電容量,Us–為試(shì)驗電壓,f-工頻頻率,我國為50HZ),由此(cǐ)可(kě)見,0.1Hz交流電壓與50Hz電壓相(xiàng)比,前者(zhě)需要的功率相當於後者的1/500,因而,它可以毫無問題的生產出便攜式設備(bèi)在現場使用。
目前,此種方法主要應用於中低壓電纜的試驗。
經(jīng)現場(chǎng)實踐(jiàn)論證,對交聯聚乙烯電纜進行耐(nài)壓實驗,采用0.1Hz超低頻電壓進行試驗時,其試驗(yàn)電(diàn)壓可取為50Hz時的1.5-1.8倍,較直流耐壓更易(yì)發現(xiàn)電纜絕緣(yuán)缺(quē)陷,較(jiào)50Hz交流電壓容易使絕緣缺陷(xiàn)暴露擊穿。
繞包機
2.2.4變頻諧振耐壓試驗:
變頻諧振試(shì)驗係統不(bú)但能滿足高壓交聯聚乙烯電纜的耐壓要求,而且具有(yǒu)重量輕(qīng)、可移動性好的優點,適宜現場試驗。
該裝(zhuāng)置采(cǎi)用固定電(diàn)抗器作(zuò)為諧振電抗器,以調頻的(de)方式實現諧振,頻率的調節範(fàn)圍為30-300Hz,符合CIGREWG21.09高壓擠包絕緣電纜竣工試驗(yàn)建議導則中(zhōng)推薦(jiàn)使用工頻及近(jìn)似工頻(30~300Hz)的交流電壓。
這種交流電壓可以(yǐ)重現與運行工況下相(xiàng)同的場強,其等效性好、效率高、設備(bèi)輕便(biàn),試品(pǐn)長度幾乎不受限製。
綜上所述,鑒(jiàn)於電纜現場(chǎng)工頻試驗設備容(róng)量和體積小,攜帶操作比較方便,發現電纜缺陷比(bǐ)常規的直流耐壓更有效,所以應采用工頻(pín)或變頻諧振(zhèn)試驗(yàn)的方法,進(jìn)行電纜現場竣工驗收試驗。
而且變頻諧振裝置能滿足l10kv和220kV及以上交聯聚乙(yǐ)烯電纜交接試驗的要求,建議變頻諧振耐壓。
