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天康高压电缆试验工艺
发布时间:2016-05-10   点击次数:897次

天康高压电缆试验工艺

 *节 定相试验

核对电缆的相序非常重要,如果接错相序,轻则造成马达倒转,重则造成相间短路,这是不允许的。因此,必须在交接时认真核对电缆的相序,进行定相试验。

定相zui常用的方法是干电池加电压表法,如图12-1所示。

 

图12-1 电缆定相接线图

所用的干电池电压与直流电压表的量程应适当配合,使直流电压表的量程略大于干电池电压即可。直流电压表zui好选用盘中央为零值的双向表,若没有,则可使用普通万用表的直流电压档。

定相时,先认定一端(图1中的甲端)的相序,定出A、B、C三相,然后将干电池的正极接A端,负极接B端,而在另一端(图1中的乙端)接电压表,找出相对应的两相来(电压表有指示的两相为对应相),仔细观察电压表的摆动方向,如果表针正指,则表的正接线柱上所接的缆芯为A相,负接线柱上所接的缆芯为B相,则未接电压表的一相必然为C相。

查明电缆的相位准确无误后,再将电缆各相接至所联接的设备或线路上。

第二节 绝缘试验

一、绝缘电阻测量

从电缆绝缘电阻的数值可初步判断电缆绝缘是否受潮、老化 , 并可检查由耐压试验检出的缺陷的性质,所以,耐压前后均应测量绝缘电阻。测量时电压为1kV及以上的电缆应使用2500V兆欧表进行;运行中的电缆要充分放电,拆除一切对地连线,并用清洁干燥的布擦净电缆头, 逐相测量。由于电缆电容很大,操作时兆欧表的摇动速度要均匀。测量完毕,应先断开兆欧表与电缆的连接再停止摇动,以免电容电流对兆欧表反充电;每次测量后都要充分放电,操作应采用绝缘工具,以防止电击。为了测量得准确,应在缆芯端部绝缘上或套管端都装屏蔽环并接往兆欧表的屏蔽端子。此外,当电缆较长充电电流较大时, 兆欧表电缆一般均取 15s和 60s 的读数R15 和 R60。

运行中的电缆, 其绝缘电阻应从各次试验数值的变化规律及相间的相互比较不综合判断,其相间不平衡系数一般不大于 2~2.5 。

电缆绝缘电阻的数值随电缆的温度和长度而变化的。为便于比较,应换算为20℃时每千米长的数值,即:Ri20 = Rit·KL

式中Ri20——电缆在20℃时的单位绝缘电阻(MΩ·km );

Rit——电缆长度为L,在t℃时的绝缘电阻(MΩ);

L ——电缆长度(km);

K——温度系数,见表1。

表1     电缆绝缘的温度换算系数

 

温度(℃)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

K

0.48

0.57

0.70

0.85

1.0

1.13

1.41

1.66

1.92

 

停止运行时间较长的地下电缆可以土壤温度为准,运行不久的应测量导体直流电阻后计算缆芯温度。良好电缆的绝缘电阻值通常很高,其zui低值按制造厂规定:新的交联聚乙烯电缆,每一缆芯对外皮的绝缘电阻(20℃时每千米的数值), 额定电压 61kV 的应不小于1000MΩ;额定电压 10kV 应不小于1200MΩ; 额定电压 35kV 的应不小于 3000MΩ。

对于橡塑绝缘电缆 ( 主要指交联聚乙烯电缆 ), 除测量芯线绝缘电阻外,还要测量钢铠甲对地的绝缘电阻及铜屏蔽对钢铠甲的绝缘电阻,以确定外、内护套有无损伤,判断绝缘有无受潮的可能。测量时通常用 500V 兆欧表进行,当绝缘电阻低于 0.5MΩ时,应用万用表正、反接线分别测屏蔽层对铠装、铠装层对地的绝缘电阻,当两次测得的阻值相差较大时,表明外护套或内衬层已破损受潮。

 

二、直流耐压试验

1、直流耐压试验设备

电缆直流耐压已有成套试验设备可供选用。它将各种试验器具、仪表组合成套,使现场应用更加方便。图12-2是用于35kV电缆直流耐压试验的接线图,这里用了倍压整流电路。现简介如下:

1)试验变压器T——试验变压器又叫升压变压器,容量如表2所示。

2)调压变压器Tl——容量为1~3kVA,输出电压为0~250V。

3)整流器——高压硅堆D。常用高压硅堆反峰电压分别为150kV和200kV,zui大整流电流为lA。

适 用 范 围

容量 kVA

变 比

6~10kV电缆试验

1

200/30000~37500

35kV电缆试验

1.5

200/50000~60000

电缆声测试验

3

200/30000~37500

由于在直流耐压试验中,当整流器截止时它自身承受的电压是试验电压的2倍.因此,直流试验电压不得大于整流器额定反峰电压的1/2。

4)泄漏电流表——微安表,用于测量电缆线路在高压直流电压下绝缘内的泄漏电流值。

5)限流电阻R——一般应用阻值为500kΩ的水电阻为限流电阻用以限制试验回路内在加压瞬间产生的充电电流、当绝缘击穿时的击穿电流以及试验结束需释放的电缆剩余电荷等,可保护试验设备和仪表。

6)电容器C——为了获得倍压整流电压,必须在试验变压器高压侧与整流器之间串联一个电容器。其电压等级与被试电缆的试验电压有关,其电容量与被试电缆的电容及泄漏电流有关。

2、电力油纸绝缘电缆直流试验电压标准

油纸绝缘电力电缆直流试验电压标准如表3所示。

表3 纸绝缘电缆直流试验电压标准(施加电压/加压时间)

额定电压(kV)

交接试验(kV/min)

预防性试验(kV/min)

6

36/5

33/5

10

50/5

47/5

35

140/5

130/5

110

254/15

用1000V兆欧表测护层绝缘电阻

220

510/15

 

注1:电缆故障修理和改接后试验。6~35kV电缆同预防性试验,110~220kV电缆同交接试验。

注2:110~220kV电缆外护套交接试验电压为直流10kV,加压时间1min。

3、油纸绝缘电缆采用直流耐压试验的优点

油纸绝缘电力电缆,除了制造厂在进行例行试验时采用交流电压外,安装和运行单位对电缆线路进行交接验收和预防性试验或故障修复后试验,都采用直流耐压。因为直流耐压试验具有下列优点:

1)对电缆作直流耐压时一般以半波整流获得试验电压,并应用多倍压整流技术故可用体积容量都较小的试验设备(试验变压器和整流设备),获得对较长电缆线路进行直流高压的试验电压。就是说,直流试验设备携带轻便,适合现场使用。

2)交流耐压试验时有可能引起绝缘空隙中产生游离放电,而导致绝缘的*性损坏,采用直流耐压则避免了这样情况发生。

3)直流耐压试验时,可以同时测量泄漏电流根据泄漏电流的数值及其随时间的变化,或泄漏电流和试验电压的关系可判断电缆的绝缘状况。

4)电缆直流耐压试验,按规程规定采用负极性接线.即将导体接负极。这种接法的好处是,如果纸绝缘已经受潮,由于水带正电,在直流电压下,有明显电渗现象,会使水分于从表层移向导体(负极),从而使泄漏电流增大,甚至形成贯穿性通道这样就有利于暴露纸绝缘中已经局部受潮的缺陷。

5)直流耐压试验加压时间可较短,如规程规定6~35kV电缆交接和预防性试验每相加压时间为5min这是因为直流击穿电压与加压时间关系不大,如有缺陷,一般在直流电压下几分钟内就可被发现,无需长时间加压。

4、泄漏电流试验

电压为 35kV 及以上的电缆,由于试验电压高,通过试品表面及周围空间的泄漏电流相当大, 所以两端的终端头均应屏蔽,如图12-3所示。电源端采取屏蔽将表面和空间的杂散泄漏电流排除,另一端的杂散泄漏电流 I2 流经微安表μA2 。于是,试品的泄漏电流 IX可由微安表 μA1 的读数 I1 减去 I2而得IX =I1-I2

在直流耐压试验时测泄漏电流,实际上和用兆欧表测电缆绝缘电阻两者道理是完全相同的。但由于直流耐压时施加电压和使用的仪表准确度,都高于兆欧表,而且可在加压过程中观察泄漏电流的变化,所以泄漏电流试验比测量绝缘电阻更能有效地发现绝缘缺陷。

电缆在直流电压下,流过绝缘内部的电流是由电容电流、吸收电流和传导电流的叠加。流过绝缘的泄漏电流随时间而变化。它同电缆绝缘的品质、所含杂质、气泡、水分等含量有关。可以分这样三种情况:

1)绝缘完好的电缆,随着加压时间延长,泄漏电流减少,井趋于一个稳定数值。

2)绝缘较差的电缆,泄漏电流很快趋向稳定值,而且稳定后的数值与初始值很接近。

3)绝缘存在严重缺陷耐,泄漏电流不随时间增长而下降,反而出现上升趋势。如果延长加压时间或提高直流电压。泄漏电流增加的趋势可能继续发展直到绝缘击穿。

为使所测得的泄漏电流反映电缆绝缘的真实状况,应采取措施消除外来因素对泄漏电流的影响。如果测得的泄漏电流数值不稳定,泄漏电流随时间延长而上升,或随试验电压增加而急剧上升,必须查明原因。

一般把电缆直流耐压后和耐压前所测泄漏电流的比值称为吸收比。所谓耐压前泄漏电流是指在直流耐压试验加到规定电压后lmin时的泄漏电流I1,耐压后泄漏电流是耐压持续到4min(对于6~35kV电缆)或14min(对于110~220kV电缆)时的泄漏电流I2。规程规定,电缆泄漏试验的合格标准是吸收比I2/I1≤l。

5、橡塑电缆的直流耐压试验

1)XLPE电缆的直流耐压试验标准

在我国直流电压目前仍然是XLPE电缆进行耐压试验的主要电源。试验电压一般为≤3U。,现行试验标准如表4所示。

表4 XLPE电缆直流试验电压标准(施加电压/加压时间)

额定电压(kV)

交接试验(kV/min)

预防性试验(kV/min)

10

25/5

25/5

35

78/5

用500V兆欧表测绝缘电阻

110

192/15

用1000V兆欧表测护层绝缘电阻

220

工频交流

 

注:在IEC标准中,额定电压150kV以上XLPE电缆及附件安装后的电气试验,明确规定采用交流电压试验,即施加电力系统相间电压U(√3U0),经lh。或施加正常运行电压Uo,经24h试验,不推荐采用直流电压试验。

2)橡塑电缆采用直流耐压试验存在的问题

我国使用高压 (110~220kV) XLPE电缆始于1984年。随着城市电网建设和改造的发展,从1985年以后,广州、上海、北京等大城市相继从国外进口高压XLPE电缆及附件。正是从这个时候开始,一些国家通过对高压XLPE电缆采用直流耐压试验的结果和电缆运行情况进行了研究分析,得出了一个共同的结论,即高压XLPE电缆不宜采用直流耐压试验,认为XLPE电缆在进行直流耐压试验时,主要存在以下三方面的问题:

a、XLPE电缆绝缘层在直流和交流电压下,内部电场分布情况完全不同。在直流电压下,电场按绝缘电阻系数呈正比例分配,而XLPE绝缘材料存在电阻系数的不均匀性,因而导致在直流电压下电场分布的不均匀性。在交流电压下,电场按介电系数呈反比例分配,XLPE为整体绝缘结构,其介电系数为2.1~2.3,且一般不受温度变化的影响。因此,在交流电场下,XLPE绝缘内部电场分布是比较稳定的。这样,往往造成在交流工作电压下有缺陷的部位在直流试验时不易击穿,反过来,在直流试验时被击穿部位,在交流工作电压下却不会产生问题。

b、XLPE绝缘内部如果有了水树枝,在交流工作电压下,水树枝的发展是很缓慢的。而在直流耐压试验时,会加速水树枝的发展,甚至转变为电树枝。即直流试验会导致XLPE绝缘产生积累效应,加速绝缘老化,缩短使用寿命。

c、直流耐压试验过程中,在XLPE电缆及附件绝缘内,会形成空间电荷,空间电荷的不断形成可使电缆在交流工作电压下导致击穿,或在附件界面因积累电荷而沿界面滑闪。

综上所叙,直流试验电压不能有效发现XLPE电缆的绝缘缺陷。而且,直流试验电压可能造成XLPE电缆绝缘的损伤,以至在试验后重新投入运行时,在交流工作电压下提早发生绝缘击穿事故。因此,对于XLPE电缆有必要采用除直流试验之外的其它试验方法。

 

三、橡塑电缆交流耐压试验

1、超低频

直流试验不能有效检验出XLPE电缆线路的缺陷,并且注入了空间电荷又会影响其绝缘性能。而采用交流电压试验,需要高电压大容量的试验设备。于是可以选用超低频(0.1Hz)电压试验。从50Hz改到0.1Hz理论上可以把试验设备容量降低到l/500。这样,0.1Hz的试验设备就可以与直流试验设备一样做到容量小、重量轻,适合于现场使用。

目前国际上开发的0.1Hz试验设备,电压均低于100kV,只适用于中压(6~85kV)XLPE电缆线路。一般推荐的试验标准是3U0/lh。一些单位应用实践表明,0.1Hz电压试验能有效找出XLPE电缆线路的缺陷,不会给良好绝缘带来损伤。而且应用0.1Hz试验设备可对XLPE电缆进行介损测量,根据历年来对同一条电缆所测介损数据,可对XLPE绝缘的老化程度进行分析、判断。

2、串联谐振电源装置

目前开发的20~300Hz调频谐振电源装置,利用电抗器作为电缆对地电容补偿,在频率可调的条件下,根据f=2π√LC使试验频率接近或达到谐振点,以减小试验变压器的输出功率。试验证明:20~300Hz电压试验能有效发现XLPE电缆线路的缺陷。

 

 

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