交联聚乙烯绝缘电力电缆超低频耐压试验方法.pdf
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1、 0 总第1 2 7 期 2 0 1 0年第 5 期 山西冶金 SHANXI METALLURGY To t a l 1 2 7 N o 5 , 2 01 0 文章编号 : 1 6 7 2 1 1 5 2 ( 2 0 1 0 ) 0 5 0 0 6 4 0 3 交联聚乙烯绝缘电力电缆超低频耐压试验方法 杨 爱爱 ( 山西太钢不锈钢股份有限公司, 山西太原0 3 0 0 0 3 ) 摘要: 对电缆主绝缘进行耐压试验是考核 电缆绝缘状况, 保证 电力电缆安全运行的重要手段。本文着重介绍 了0 1 Hz 超低频正弦波耐压试验技 术及运用这一技 术的耐压测试设备及方法。 关键词 : 电力电缆O 1 H
2、z 超低频正弦波技术耐压试验 中图分类号 : T M2 1 1 文献标识码 : A 收稿 日期 : 2 0 1 0 0 7 0 8 电力电缆在 电力系统及 城市配电网 中使用广 泛 , 它的绝缘状况直接影响电力系统发 、 供 、 配电的 安全运行 。对电力电缆进行直流耐压及泄漏 电流试 验 , 是检查电力 电缆绝缘状况的一个主要试验项 目。 2 0 0 4年山西太钢不锈钢股份有限公司 ( 以下简 称太钢 ) 开始对 1 5 0万 1 不锈钢供电工程项 目进行改 造 , 项 目改造历经 3 a , 达到 了 2 座 2 2 0 k V 1 1 0 k V降 压站 , 1 4 座 1 1 0k V
3、 1 0 k V降压站、 2 座 3 5 k V l Ok V降 压站的规模。新建和改扩建后的变电站全部采用聚乙 烯 交联聚乙烯电缆。 截止 目 前, 太钢 1 1 0 k V电力电缆 有 1 7趟、 3 5 k V电力电缆有 1 2趟、 l 0 k v电力 电缆有 3 4 1 趟, 其中9 5 以j I 为聚乙烯 交联聚乙烯电缆。 聚乙烯 , 交联聚乙烯电缆的广泛应用 ,对传统 的电缆试验方法提出了挑战,直流耐压试验方法已 不适用于这类电缆 。主要原因如下 : ( 1 ) 直流耐压试验在绝缘中的应力分布与实际 交流运行电压在绝缘中的应力分布是不同的。前者 主要按电阻分布 , 后者主要按电容分
4、布 , 所 以直流耐 压试验并不能反映交联聚乙烯电缆的故障及实际运 行情况 。 ( 2) 直流耐压试验不仅不能有效地发现交联聚 乙烯 电缆绝缘 中的水树枝老化现象等绝缘缺陷 , 而 且由于空间电荷 的作用 ,还容易造成高压电缆在交 流情况下某些不会发生问题的地方,在进行直流高 压试验后 , 投运不久即发生过程中被击穿。 ( 3) 直流耐压试验时 , 电缆 缺陷部分发 生闪络 或击穿可能会危害到其他正常的电缆和接头的绝缘 部分。 作者简介: 杨爱爱( 1 9 7 6一) , 女 , 太钢能源动力总厂电 调 作 业 区 技 术 员 ,: 程 师 。 T e l : 0 3 5 l 一 3 0 1
5、3 4 9 3 , E m a i l : y a n g x i ng _2 2l 6 3 c o m ( 4) 直流耐压试验有积 累效应 , 将加速绝缘的 老化 , 缩短其使用寿命 。 使用 5 0 H z 交流耐压方法进行试验 ,由于电缆 为容性负载 , 需要很大的试验容量 , 导致试验变压器 体积太大 , 搬运 比较困难。针对聚乙烯 交联聚乙烯 电缆的现场耐压试验问题 ,设备开发一直处于领先 地位的美国高 电压公司开发 出了一种 0 1 H z超低 频正弦波耐压试验设备 , 由于其具有消耗功率小、 输 出电压高 、 输入功率小 、 设备携带方便等显著特点 , 使得这一耐压试验设备得到广
6、泛应用。 为测得更准确的试验数据, 使所测试设备的状况 得以更好的反映, 2 0 0 6 年 5月太钢能源动力总厂电调 作业区新购置了 1 台试验 3 5 k V设备的 0 1 H z 超低 频试验装置(型号 : L F 一 9 0 0 MF) 、 2台试 验 1 0 k V 设备的 0 1 Hz 超低频试验装置( 型号: V L F 一 4 0 2 2 ) 。 1 0 1 Hz超低频正弦波系统设计原理 早在 2 0 世纪 7 0年代美 国高电压公司就致力于 超低频电缆检测方法的研究 ,设计生产的电缆检测 设备能产生真正的高压正弦波 , 而且设备很轻 , 成本 接近直流测试系统 。经过实践证明
7、使用超低频高压 的固体绝缘电缆的击穿电压 与使用交流工频所得到 的电压值是相当的。该设计允许以通常的耐压水平 测试得负荷远远超过 5 F的电缆进行测试, 并且仪 使用电压为 1 2 0 V 、 频率为 6 0 H z ( 或 2 2 0 V, 5 0 H z ) 的电源 。而且 ,该项设计还可扩展 到频率为 0 0 5 , 0 0 2 , 0 0 l Hz 的更低频率操作中 ( 0 0 l H z 频率的测 试是针对超长电缆的 ) 。 该设计的基本思路是产生像正弦波那样的超低 频波形 , 用超低频 以低充电电流 、 相对长一点的时间 问隔对试品充电至高压。这里超低频的波形是关键 , 特别适合的
8、是正弦波 , 困其避免 了其他波形可能产生 2 0 1 0 年第 5 期 杨爱爱: 交联聚乙烯绝缘电力电缆超低频耐压试验方法 的高频谐波 ( 高频谐波会对测试目标产生驻波或有 害的电压突变 ) 。通过图 1 可以很清晰地理解该设计 的基本理念。系统所需的输入功率是从一个正常的 1 2 0 V , 6 0 H z 或2 2 0 V , 5 0 H z 的电源处获得。输出电 压的振幅是 由自动可调变压器控制的,图 1中用 T 1 来表示。 该变压器的输出用相应需要的 0 1 H z 超低频 来调节 , 该过程在图 I 中用 T 2 来表示。T 2 的输出以正 弦波模式周期性地增加或减少 , 频率是
9、 2倍的输出频 率 , 这样就会产生个 6 0 H z ( 或 5 0 Hz ) 电压。该调制 工频电压经过高压变压器逐步升压,图 1中用 r 3 表 示。 该高压变压器的输出通过一个能产生单极电压的 全波整流器来整流。最后 , 整流器与终端之间的一个 极性开关每隔半个周期就会将整流后的电压的极性 颠倒一次。 输出电缆和被测试品的电容将提供充足的 滤波, 以便将 1 2 0 H z 的波动减至一个可接受的水平 , 其最终波形显示出来一个高压超低频正弦波。 图 1 V L F系统原理图 2 0 1 Hz超低频耐压设备的应用 超低频 ( 0 1 Hz ) 耐压试验是鉴定交联聚 乙烯 绝缘电力电缆绝
10、缘强度的直接方法,可作为判断投 运后的交联聚乙烯绝缘 电力 电缆能否继续投入运行 的重要参考依据。超低频 ( 0 1 H z ) 耐压试验是破坏 性试验 , 试验时 , 建议使用 1 0 0 0 0伏兆欧表对试 品 电缆先进行绝缘电阻试验 , 记录试验结果。 2 1 试验程序 ( 1 ) 确认所有的连接都 已完成 , 特别是控制器和 高压器的接地良好 , 并且可靠。 在此步骤中, 应注意确 保所有绝缘体 、 接线柱、 电缆端头是清洁且干燥 的, 避 免闪络和泄漏 ; 处理好远端的隔离和绝缘 , 也就是将 一 些导体从其他导体及它们的屏蔽层中分离出来, 要 求所有电缆屏蔽应在电缆的最近端点处接地
11、; 在电缆 中或临近的任何没有被测试的导体或线芯都应接地 , 以避免电荷的积累及可能存在的电击危险。 ( 2) 测试电缆的容量 , 选择最佳频率。 将控制器 放在测试电缆的附近 。 ( 3 ) 接通电源开关 , 电源指示灯亮 。 选择仪表模 式至 F档 , 仪表调零。 ( 4) HO T端 口输出连接被试 电缆线芯 , C O M端 口 输出连接被试电缆接地, 测试电缆电容。 ( 5 ) 如果 电容表模式电缆 电容读数小于 6 F , 按下 l 按钮, 按表 l 选择合适的频率。 表 1 电缆电容与频率对照表 容量, F 频 率 H z 1 1 0 1 2 2 Oo5 5 5 O 0 2 注:
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