用超低频方法进行XLPEPE电缆试验.doc

?1　概　述 　　电力电缆的设计和生产要求可靠性高、寿命长。因此，电缆铺设和修理之后必须进行必要的试验，此外，还要进行定期的预防性试验。由于电力电缆芯皮之间的电容量比较大(约0.2μF/km)，试验电压高，因此，用工频电压对其绝缘进行试验时需要很大的容量，尽管试验电源的容量可以用串联谐振和无功功率补偿方法减小，但这并不能减小整个试验装置的额定安装容量(体积和重量)。因此，用工频电压很难对电力电缆(特别是高电压等级的电力电缆)进行现场耐压试验。目前，XLPE/PE电缆已经在许多供电部门及工厂配电系统中使用。但已敷设应用的XLPE/PE电缆，有的事故率相当高，有的即使进行过绝缘预防性试验(包括直流耐压试验)仍难以保证安全运行［1］。这是由于还没有形成一套适用于这种电缆的成熟的绝缘试验方法及老化绝缘诊断技术。传统的电力电缆预防性试验项目主要有绝缘电阻试验、直流耐压试验及泄漏电流试验。把这些方法应用到对XLPE/PE电缆预防性试验中，曾出现在以后的运行中做过耐压试验的电缆比不做耐压试验的电缆更容易击穿的现象［1～4］。为此，研究人员对XLPE/PE电缆在直流电场下的特性进行了研究。研究结果表明，在直流耐压试验中所注入的电荷或添加剂的电离将使XLPE/PE电缆绝缘产生不易中和的空间电荷，引起电场畸变，导致在试验后的放电过程中或再施加运行电压时发生电缆击穿，即使不发生击穿，也会引起绝缘的严重损伤，所以不能采用直流电压进行XLPE/PE电缆试验［2～9］。因此，必须研制新的试验设备和探索新的试验方法，以便对XLPE/PE电缆进行合适的现场耐压试验。最近，在电力系统中，除了仍然用直流高压对XLPE/PE电力电缆进行耐压试验外，还采用工频谐振电压、0.1HzVLF余弦方波电压、0.1HzVLF正弦波电压和振荡电压(频率为1～10kHz)做耐压试验。一些研究人员分析了不同方式电压的相关试验方法，发现所有这些波形均可用于各类型的电缆。欧洲高压试验室已经证明了工频电压与其它试验波形的电压之间就试验结果而言有恒定的比例关系［10］。1989年，柏林工业大学高电压技术研究所在现场和试验室做对比试验，研究上述电压波形对中压电缆(XLPE/PE和油纸绝缘电缆)进行现场耐压试验的适用性［10,11］.为了把以上电压试验同直流电压试验结果进行对比，同时还做了直流电压试验。试验表明，采用各种波形电压检测不同电缆(电缆A：在内导电层上有穿孔性水树枝，它已使65%绝缘短接，该电缆已运行12a；电缆B：在外导电层上有穿孔性水树枝，它已使85%绝缘短接，该电缆已运行11a)水树缺陷时，击穿电压值的排列次序是重复出现的，如图1所示。在确定水树缺陷的局部放电起始电压试验中，也可以看到同样的排列次序，见图2。对具有针刺缺陷的新XLPE电缆(未受损的剩余绝缘厚度为0.8mm，剩余耐电强度在50Hz时为2V0)进行进一步的试验，结果如下：电压水平2V0～4V0，试验时间为30～60min的电压试验中，除直流外其它电压波形均能可靠地发现这种缺陷。 图1　不同电压波形下电缆A和B的击穿电压的值 图2　运行老化电缆的局部放电起始电压值 　　使用各种电压波形对具有人工模拟潮湿缺陷的油纸绝缘电缆进行试验，试验结果表明：所有交流电压波形和直流电压一样，都能可靠地发现这种缺陷，而且是在比较低的电压下发现的。柏林工业大学的试验结果表明：a.用VLF电压进行试验比用直流电压能发现更多的塑料电缆中的缺陷。b.在试验后，未发现被试电网由于电缆缺陷而导致运行故障。总之，国内外大量研究结果表明：对XLPE电缆最好用0.1Hz电压进行试验，也可以用工频谐振电压试验，但不能用直流电压做试验。 2　0.1Hz超低频电压试验项目 　　0.1Hz超低频试验项目根据电压波形的不同而有所区别。0.1Hz超低频电压波形基本上有3种：正弦波、三角波和余弦方波。过去曾经进行过的0.1Hz超低频试验的项目主要有耐压试验、局放试验和介损试验［3～6,9～13］。当然，并不是在所有3种电压下都可以进行上面3种试验。从理论上讲，3种电压波形与可能的试验项目的对应关系见表1。从理论上讲，局部放电试验对现场耐压试验也是适用的，但是，由于现场干扰的复杂性和去除干扰的技术难度等原因，0.1Hz超低频现场耐压试验项目实际上很少包括局部放电试验，0.1Hz超低频试验的主要试验项目只有耐压试验和介损试验，而以耐压试验最普遍。 表1　电压波形与试验项目对应关系 试验项目 正弦波电压 三角波电压 余弦方波电压 电压耐受试验 ※ ※ ※ 介质损耗试验 ※ 局部放电试验 ※ ※ ※ 注：※代表能够进行试验 2.1　耐压试验0.1Hz超低频耐压试验与普通的50Hz工频试验的做法基本相同，所不同的是试验时所加电压的大