浅谈电力电缆绝缘性试验

2016-02-26曹维国赵江韩旭

科技视界 2016年3期

曹维国　赵江　韩旭

【摘要】根据自己的实际工作经验，结合理论知识，对电缆的绝缘性试验进行分析和判断，分析比较联聚乙烯绝缘电缆的直流耐压试验和交流耐压试验的优缺点。保证电力电缆的安全稳定运行，提高供电的可靠性。

【关键词】交联聚乙烯绝缘电缆；绝缘试验试验；分析判断

0 前言

在过去对交联聚乙烯电力电缆与油浸纸绝缘电缆都采用直流耐压试验。但发现交联聚乙烯电力电缆在直流耐压试验后，加速了交联聚乙烯电力电缆绝缘性能早期劣化，大大缩短了电缆的运行寿命；所以国内外陆续制订交联电缆交流耐压试验的标准。交流耐压试验作为目前交联电缆最有效的绝缘试验方法。

1 绝缘电阻的测试

对电缆主绝缘部分的绝缘电阻测试，其目的是为了判断电缆主绝缘是否受潮，老化，在耐压试验后进行绝缘电阻测试，是判断电缆主绝缘是否存在缺陷。绝缘电阻高表示电缆的绝缘性能良好，交联聚乙烯绝缘电缆绝缘电阻不少于1000MΩ，耐压试验前后，绝缘电阻测量应无明显变化。

2 泄漏电流及直流耐压试验

2.1 试验原理

泄漏电流试验是测量电缆在直流电压作用下，流过被试电缆绝缘的持续电流，从而有效地发现电缆的绝缘缺陷。测量泄漏电流与测量绝缘电阻在原理上是相同的，不同的只是测量泄漏电流时所用的直流电压较高，能发现一些用兆欧表测量绝缘电阻所不能发现的缺陷，如尚未贯通两电极的集中性缺陷等。通常，泄漏电流的测量是与电缆直流耐压试验同时进行的，有时也在降低试验电压的情况下单独测量。

2.2 试验步骤

（1）18/30kV及以下电压等级的橡塑绝缘电缆直流耐压试验电压。

按照Ut=4×U0 计算。例：8.7/15kV橡塑绝缘电缆直流耐压试验电压为35kV。

（2）试验时，试验电压可分为25%，50%，75%，100%4阶段均匀升压，每阶段停留1min，并读取泄漏电流值，试验电压升至规定值后维持15min，其间读取1min和15min时泄漏电流，测量时应消除杂散电流影响。

（3）泄漏电流值和不平衡系数只作为判断绝缘状况的参考，不作为是否能投入运行的判据。

2.3 工程中的问题与分析

某工程有一条电缆，型号为YJV22—8.7/15，长度约有680m，耐压前用兆欧表测量绝缘电阻，相间及相对地能达到2500MΩ，耐压时B相电压升到15kV就升不上去，泄漏电流很大，达到800多μA，显然此相电缆存在问题。外观检查没发现异样，用干布把电缆头擦拭干净，再用兆欧表测量绝缘，显示2500MΩ，其后再进行一次耐压试验，目的是检查电缆中间接头是否存在异常。这时对其缓慢升压，显示泄漏电流依然很大，这时随着电压的升高，电缆中间接头电缆处发出吱吱的声音，同时冒烟，最后中间接头被击穿。通过施加直流耐压及查看泄漏电流，能够查找出此电缆的B相的中间接头存在着工艺方面的问题，确保电缆在以后运行中的安全性。

2.4 电缆试验经验总结

在对电缆进行直流耐压试验时，不仅看达到耐压时间时的泄漏电流值，而且要全面观察，旋转调压器必须缓慢、匀速，电压升高的时候泄漏电流也随之升高，但稍有停顿，泄漏电流就会大幅下降，这是正常的现象，如果停止升压，泄漏电流值还不减小，就说明电缆可能存在缺陷。

3 电缆的交流耐压试验

3.1 交流耐压试验的优点

按高压试验的通用原则，被试品上所施加的试验电压场强应模拟高压电气设备的运行状况，直流耐压试验对交联聚乙烯绝缘电缆存在局限性，而且还可能产生负作用，主要表现在以下几个方面：

（1）交联聚乙烯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不均匀性，导致在直流电压下电场分布的不均匀性。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，在交流电压下XLPE绝缘内部电场分布是比较稳定的。

（2）交联聚乙烯绝缘电缆在直流电压下会积累单极性电荷，释放由直流耐压试验引起的单极性空间电荷需要很长时间。如果在直流残余电荷未完全释放之前投入运行，直流电压便会叠加在工频电压峰值上，电缆上的电压值将远远超过其额定电压。这会导致电缆绝缘老化加速，使用寿命缩短，严重的会发生绝缘击穿。

（3）交联聚乙烯绝缘电缆的一个致命弱点是其绝缘内容易产生水树枝，在直流电压，水树枝会迅速转变为电树枝，并形成放电，加速了绝缘水劣化，以致于在运行工频电压作用下形成击穿。

（4）直流耐压试验不能有效地发现在交流电压作用下电缆的某些缺陷。

3.2 电缆试验的发展

在1980年左右，国外电力部门发现了直流耐压试验对橡塑绝缘是无效的且具有危害性。1997年国际大电网会议（CIGRE）发表《高压挤包绝缘峻工验收试验导则》（30～300Hz及试验电压标准），在全世界范围内广泛推广应用。我国在20世纪90年代中期已开始并关注此问题，并颁发了相关标准：Q/CSG10007-2004中国南方电网有限责任公司企业标准《电力设备预防性试验规程》。

3.3 交流耐压试验方法

交流220V或380V电源，由变频源转换成频率、电压可调的电源，经励磁变压器T，送入由电抗器L和被试电缆Cx构成的高压串联谐振回路，分压器是纯电容式的，用来测量试验电压。变频器经励磁变压器T向主谐振电路送入一个较低的电压Ue，调节变频器的输出频率，当频率满足条件f=1/（2π√LC）时，电路即达到谐振状态。

3.4 电缆交流试验注意

（1）试验设备（电抗器、分压器、励磁变压器等）应尽量靠近被试电缆头，减少试验接地线的长度，即减少接地线的电感量。

（2）采用配套供应的专用的一点接地式试验接地线。应尽可能地短，不要任意延长接地线的长度

（3）如果电缆头安装在杆塔上，电缆的屏蔽层和非试相连接接地，该接地线不可利用杆塔架代替，须采用专配的接地线与变频谐振系统连成回路

（4）试验电压大于26kV时，必须在电抗器底部加专用绝缘底座。

（5）电抗器不能放置在金属物体上。

4 结论

直流耐压试验对交联聚乙烯绝缘电缆存在局限性，而且还可能产生负作用，在工程上，存在着很多旧电缆驳接新电缆的情况，使用直流耐压试验，试验电压很高（达到35kV）击穿或者破坏旧电缆的风险较高。

交流耐压试验由于试验电压较低（交接试验21.75kV，预试13.92kV）不能用来检查正常绝缘的绝缘水平所以在现实中，遇到这样的情况下，大多数还是选择使用直流耐压试验。

【参考文献】

[1]电力工人技术等级暨职业技能鉴定培训教材.电气试验工[M].中国水利水电出版社.2009.8.

[2]中华人民共和国国家标准GB50150—2006电气装置安装工程，电气设备交接试验标准[M].中国计划出版社，2006.10.