橡塑電力電纜的試驗方法及分析判斷

摘 要：本文分析了橡塑電力電纜的試驗方法，給出了一些故障條件下的診斷策略，相信對從事相關工作的同行能有所裨益。

關鍵詞：橡塑電力電纜 試驗方法 判斷

中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（a）-0110-01

電力電纜主要由電纜芯、絕緣層和保護層三部分組成。根據絕緣材料的不同，電力電纜分為油紙絕緣電力電纜、橡塑絕緣電力電纜、塑料絕緣電力電纜、充油電纜等類型。橡塑絕緣電纜是指聚氯乙烯絕緣、交連聚乙烯絕緣和乙丙橡皮絕緣電力電纜。近年來，橡塑電纜特別是交聯聚乙烯電纜，因其具有優異的性能，得到了迅速的發展，并被廣泛應用。通過對電纜絕緣試驗可以發現電纜受潮、老化以及是否有局部缺陷，電纜絕緣試驗是保證電纜正常、可靠運行的重要有效方法。

1 測量絕緣電阻

絕緣電阻的測量是檢查電纜絕緣最簡單的方法。通過測量的數值可以判斷電纜絕緣是否受潮、老化。還可以判別出電纜在耐壓試驗時所暴露缺陷。電力電纜的絕緣電阻，是指電纜芯線對外皮或電纜某芯線對其他芯線及外皮間的絕緣電阻。因此，測量時除測量相芯線外，非被測相芯線應短路接地。運行中的電纜要充分放電，拆除一切對外連線，并用清潔干燥的布擦凈電纜頭，逐相測量。由于電纜電容很大，操作時兆歐表的搖動速度要均勻。測量完畢后，應先斷開兆歐表與電纜的連接再停止搖動，以免電容電流對兆歐表反沖充電；每次測量后都要充分放電，操作時應戴絕緣手套，以防止電擊。為了測得準確，應在纜芯端部絕緣上或套管端部裝屏蔽環并接往兆歐表的屏蔽端子。

對于橡塑絕緣電纜（主要指交聯聚乙烯電纜），除測量芯線絕緣電阻外，還要測量鋼鎧對地的絕緣電阻及銅屏蔽對鋼鎧的絕緣電阻以確定外、內護套有無損傷，判斷絕緣有無受潮的可能。

2 為什么橡塑電纜不宜采用直流高電壓進行耐壓試驗

（1）橡塑電纜主要是交聯聚乙烯電纜。它的絕緣在交、直流電壓下的電場分布不同，交聯聚乙烯電纜絕緣層是采用的屏蔽聚乙烯經化學交聯而成，屬整體型絕緣結構。（2）直流高電壓試驗不僅不能有效地發現交聯聚乙烯電纜絕緣中的水樹枝等絕緣缺陷，而且由于空間電荷的作用，還容易造成高電壓電纜在交流情況下某些不會發生問題的地方，在進行直流高電壓試驗后，投運不久即發生擊穿。例如，我們曾經發生過某用戶電纜通過直流耐壓試驗，但運行不久卻發生擊穿的事故。（3）在現場進行直流高壓試驗時，發生閃洛或擊穿可能會對其他正常的電纜和接頭的絕緣造成危害。（4）直流高電壓試驗有積累效應，它將加速絕緣老化，縮短使用壽命。（5）各國現有的直流耐壓試驗標準太低，直流試驗電壓絕大多數在4U0以下，我國國標規定，0.6～26 kV的橡塑電纜，交接試驗的直流試驗電壓為4U0，而新的中壓和高壓交聚乙烯電能耐受（6.0～8.0）U0直流電壓，短時交流強度為（4.0～5.0）U0；有嚴重的氣隙或缺陷的接頭的直流強度遠大于規定的4U0（交流強度即小于.2.5U0），我國《規程》雖將直流試驗電壓進行了修改，但21/35 kV及以上者，其直流試驗電壓仍在在3U0以下。

由于上述原因，人們考慮采用50 Hz交流高電壓進行試驗，但又遇到試驗設備笨重的困難。目前有的單位在研究采用0.1 Hz超低頻試驗裝置進行試驗。

3 交流耐壓試驗

現在《規程》中規定，橡塑電纜優先采用20～300 Hz交流耐壓試驗。我局目前采用南京蘇特電氣有限公司生產的ST3598變頻高壓試驗裝置。由隔離變壓器、變頻電源、諧振電抗器、勵磁變壓器、電容分壓器和連接導線組成，接入被試品后組成一個諧振系統進行交流耐壓試驗。

串聯諧振耐壓裝置具有以下優點。

（1）串聯諧振裝置實際上是一個諧振式電流濾波電路，能改善電源電壓的波形畸變，獲得較佳正弦電壓波形，極其有效地防止諧振波峰值對發電機等設備產生誤擊穿。

（2）串聯諧振裝置在全諧振狀態下，當被試品中絕緣弱點被擊穿時電路立即失諧，短路電流立即下降為十分之一（1/Q），而采用并聯諧振和其他方式耐壓時，擊穿后的電流立即上升十倍以上，與串聯諧振相比，擊穿后兩者的短路電流相差數百倍，所有，串聯諧振耐壓既能有效地找出絕緣弱點，又無過大的短路電流燒傷故障點鐵芯的憂患。

（3）發生閃絡擊穿時，因為失去了諧振條件，除了短路電流立即下降外，高電壓也立即消失，電弧立即熄滅。而且恢復電壓再建立過程很長，是一種能量積累的間歇振蕩過程，不會出線任何恢復過電壓。

橡塑電力電纜的串聯諧振耐壓試驗接線圖有如下幾點。

（1）被試相芯線接高壓端，屏蔽層及非試相芯線均接地。（2）電纜屏蔽層過電壓保護器短接，對應端電纜金屬屏蔽或金屬套臨時接地。（3）如果電纜頭與GIS直接連接，在試驗時應該使GIS內部PT、避雷器斷開。（4）如果電纜頭固定在塔架上，而利用塔架作為地線組成試驗回路時，應該檢查塔架接地可靠性。（5）遇到短電纜，可以兩根或三根并在一起做，以增大電容量、降低諧振頻率來滿足規程的要求。

4 試驗結果分析

交流耐壓對橡塑電纜絕緣損傷小，沒有積累效應。從我局現有的多次電纜交流耐壓試驗表明，電纜的交流耐壓試驗成功，效果很好，通過交流耐壓試驗的電纜一直正常運行。例如，在園林變電站一條10 kV橡塑電纜試驗中，采用變頻串連諧振耐壓裝置試驗，該電纜長1180 m、截面積300 mm2、每公里長度電容量0.37μF，采用串聯諧振裝置，電抗器L取20 H，分壓電容器為1000 pF，計算頻率F=，約為55.04 Hz，在規程規定的20～300 Hz范圍內。該電纜通過頻率55.04 Hz、電壓21.75 kV、5 min的耐壓試驗，運行一直正常。

我們多年工作試驗經驗表明，電力電纜的絕緣薄弱環節，通常發生在電纜終端頭和中間接頭處。造成絕緣不良或擊穿的主要原因是由于終端頭制作工藝不良，制作過程中損傷芯線主絕緣，沒有嚴格按照規范制作；電纜長期過負荷運行，引起發熱；機械損傷，施工中不慎挖傷電纜；中間接頭制作工藝不良：由于雷擊造成電纜頭絕緣擊穿等缺陷。此外，夏季溫度過高引起發熱，也是電纜頭絕緣損壞的原因之一。

參考文獻

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