5-101Hz试验技术在中压XLPE绝缘电缆中的应用.doc

0.1Hz试验技术在天津地区中压 交联聚乙烯绝缘电缆的应用 葛荣刚1 王 芹2 （1.城南供电分公司 天津 300201；2.城东供电分公司 天津 300250） 摘 要　概述交联聚乙烯绝缘电缆试验的研究结果，介绍了天津电力公司引进的0.1Hz试验设备及其在中压35kV交联聚乙烯绝缘电缆的试验及介质损耗测试情况。 关键词　0.1Hz试验；介质损耗；应用 1　引言 2　国内外关于XLPE绝缘电缆试验的研究 2.1　直流耐压试验对于XLPE绝缘电缆存在的缺点 ⑴ 电缆绝缘材料在直流电压和交流电压下的场强分布不同，直流电压下的场强分布取决于材料的体积电阻率，而交流电压下的场强分布取决于介质的介电常数。因而在电缆终端头、中间接头等电缆附件中直流电场强度的分布和交流电场强度的分布完全不同，而且直流电压下绝缘老化的机理和交流电压下老化机理不同，直流耐压试验不能有效的发现交流电压下发生的某些缺陷；同时交流电压下极易发生的缺陷在直流耐压时却不发生。故直流耐压试验不能模拟XLPE绝缘电缆的运行工况。 ⑵ 直流耐压试验在XLPE材料上产生“累积效应”，在绝缘材料内产生的单极性残余电荷需要很长时间才能将直流偏压释放。电缆在直流残余电荷未完全释放前投入运行，该直流偏压便叠加在工频电压峰值上，可能导致绝缘击穿。 ⑶ 直流耐压试验容易形成震荡，伤害电缆绝缘。直流耐压试验时会有电子注入到聚合物内部，形成空间电荷，使该处的电场强度降低，从而难于发生击穿。XLPE绝缘电缆的半导电凸凹处和污秽点等处容易产生空间电荷，如果在直流耐压时电缆终端发生闪洛或中间接头击穿，会在电缆线芯上形成波振荡，在已聚积空间电荷的地方因振荡电压的极性迅速改变，从而使该处电场强度明显增大，可能损坏绝缘。 ⑷ 直流电压极易发展水树。XLPE绝缘电缆极易产生水树，在直流电压下水树会迅速生长并生成电树，加速绝缘老化，以致运行后在工频电压下发生击穿。 基于上述原因，直流耐压试验对于XLPE绝缘电缆的等效性值得怀疑，并由于直流耐压可能在很大程度上损坏XLPE绝缘电缆的使用寿命，因此，尽管直流耐压设备具有重量轻，可以测量电缆长度长的特点，有些国家已经禁止对XLPE绝缘电缆进行直流耐压试验。 2.2　直流耐压试验的替代方法及趋势 2.2.4　2.3　超低频0.1Hz交流试验的优点 ⑴ 超低频0.1Hz试验电压既有直流特点又有交流特点，0.1Hz耐压试验对老化XLPE绝缘电缆的影响，比直流耐压试验小。 ⑵ 对于实验室老化的XLPE 绝缘电缆，0.1Hz击穿电压近似等于工频击穿电压；直流击穿电压明显高出交流击穿电压很多。 ⑶ 超低频0.1Hz试验设备所需要的输出功率，由于试验频率比较低，显著小于工频试验设备，其设备容量、重量可以和直流设备相比拟，适于现场测试。 ⑷ 除了能对电缆作0.1Hz耐压试验外，还能对电缆进行介质损耗测量，从而掌握电缆整体的绝缘状况。 3　我公司引进的PHG80试验设备主要性能参数 0Hz 额定电流 10A 最高输出电压 正弦波（rms）：57kV，0.1Hz 方波：80kV，0.1Hz 直流电压（正、负极性输出）：80kV 最大电容负荷 57kV下1.1uF 输出试验频率 0.01—0.1Hz可调 相对湿度 ≤90%不凝露 工作温度 0—50(C 保存温度 -20—60(C 整套系统重量 约350kg 4　0.1Hz试验技术使用中碰到的问题及在中压35kVXLPE绝缘电缆的应用情况 4.1　关于试验标准 —1996）只规定了直流耐压试验的方法；中压35kVXLPE绝缘电缆的 0.1Hz试验标准，我公司参照《电力设备交接预防性试验规程》（修订版，华北电力集团公司 二000年）执行： 即：新设电缆交接试验：3 U0 60分钟； 预防性试验 ：2.1U0 5分钟。 4.2　0.1Hz耐压试验及介质损耗的测试情况 4.2.1—2002年6月一年时间内，共在50回83段35kVXLPE绝缘电缆线路开展了0.1Hz交流电压试验工作。其中试验击穿3段（一黄I、II及一平I），试验击穿率3.6%。通过分析该3段电缆线路发生击穿的主要原因是：线路采用的预制式中间接头质量不过关；在未引进0.1Hz试验技术前，采用直流试验方法时即多次在接头部位击穿。0.1Hz试验和直流试验电缆线路的试验击穿情况统计如下表： 0.1Hz试验和直流试验电缆线路的试验击穿情况统计 线号 电压形式（DC/AC） 相别 击穿电压（kV） 发生时间（S） 试验日期 一黄.I AC：0.1Hz 绿 -74.3 27 02.12.27 一黄.II AC：0.1Hz 黄 绿 红 76.4 -76.4 -76.7 22 38 26 02.12.27