橡塑電纜采用交流耐壓試驗的原因

摘要：這里對交流耐壓試驗與直流試驗進行比較研究發現，對橡塑電纜進行交流耐壓試驗比直流試驗對發現內部絕緣缺陷更有效。

關鍵詞：橡塑絕緣電纜 交流耐壓試驗 原因

中圖分類號：TM247文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）01（b）-0-01

橡塑絕緣電力電纜是塑料絕緣電纜和橡皮絕緣電纜的總稱。塑料絕緣電纜包括聚氯乙烯絕緣、聚乙烯絕緣和交聯聚乙烯絕緣電力電纜，橡皮絕緣電纜包括乙丙橡皮絕緣電力電纜。其中交聯聚乙烯電力電纜，由于它具有優良的電氣性能、耐熱、輕便、易彎曲、傳輸容量大、不漏油、電纜頭制作簡單、安裝敷設方便等特點，倍受廣大用戶的青睞，隨著電力事業的突飛猛進，目前這種交聯聚乙烯絕緣的電力電纜正在不斷向高壓、超高壓領域發展，呈現出逐步代替紙絕緣電纜的趨勢。

由于橡塑絕緣電纜與油紙絕緣電纜材質、結構不同，直流試驗電壓對絕緣壽命的影響也不同，因此不宜采用與油紙絕緣電纜完全相同的項目和方法進行試驗。

2007年山東省電力研究院新頒布的《山東省電力集團公司 電力設備交接和預防性試驗規程》有關橡塑電纜試驗部分，把直流耐壓試驗刪掉，改為交流耐壓試驗。這是為什么呢？以下是原因分析：

我們知道，電纜安裝使用之前，首先要制作電纜終端，待電纜終端制作完畢后要對電纜進行對電氣試驗，傳統的試驗方法是，對新做終端或接頭后的電纜進行直流耐壓試驗，1 min不擊穿，5 min內觀察電纜的泄漏電流變化，如果泄漏電流比較穩定，不隨試驗電壓升高而急劇升高，并且三相平衡，就說明電纜此項試驗合格。新的試驗方法是，對新做終端或接頭后的電纜優先采用20～300 Hz交流耐壓試驗，也可采用0.1 Hz交流耐壓試驗，還可施加正常系統相對地電壓24 h試驗后接頭或終端無明顯發熱現象屬合格。直流方法對發現接頭內部的缺陷還是有效的，但存在一些不足。經過有關專家的多方研究，權衡利弊，綜合考慮后一致認為：交聯聚乙烯電纜不適宜采用直流高電壓進行耐壓試驗，而更宜采用交流耐壓試驗，原因如下。

（1）交聯聚乙烯電纜絕緣在交、直流耐壓下的電場分布不一樣，導致擊穿不一致。交聯聚乙烯電纜絕緣層是采用聚乙烯經化學交聯而成，絕緣結構屬整體型。其介電常數小于2.3，基本不受溫度的影響。在交流電壓下，交聯聚乙烯電纜絕緣層內的電場分布與介電常數成反比。這種分布是比較穩定的。交流電場分布與電阻率和介電系數都有關，交流耐壓試驗狀況更接近電纜的運行的實際工況。

在直流電壓作用下，絕緣層中的電場強度與絕緣電阻系數成正比例。因為在交聯聚乙烯電纜交聯過程中不可避免地溶入一些雜質，如甲烷、乙酰苯、聚乙醇等，所以絕緣電阻系數分布是不均勻的，與材料的不均性有關，直流電壓分布與實際運行的交流電壓不同。

（2）直流高壓試驗不能發現機械損傷等缺陷。電纜頭或其他某些部位，在交流電壓下存在機械損傷等缺陷，在直流高電壓試驗時卻不會被擊穿，交聯聚乙烯電纜絕緣中的水樹枝等絕緣缺陷在直流高電壓試驗時也不能被發現，相反由于空間電荷的作用，本來在交流電壓下不會發生什么問題的電纜，在經過直流耐壓試驗后，投運不久就發生擊穿。近年來，國內外都有這樣的案例發生，美國和中國都曾經有過諸如此類的報道。換句話說，直流高壓試驗對有問題的電纜發現不了，對沒有問題的電纜制造了

問題。

（3）直流高壓試驗具有積累效應，這個特點會使橡塑電纜的絕緣加速老化，大大縮短壽命。每做一次直流耐壓，就會被電纜記住，而且不容易很快消失，這種累積的直流偏壓一旦在電纜運行后，會與交流電壓疊加，使峰值陡增，產生過電壓，使電纜遭受破壞。因為橡塑電纜在制造過程中，會有少量的副產品如甲烷、聚乙醇等溶解在其中，這些副產品的絕緣電阻系數較小，分布有不均勻，這樣在直流耐壓時電場強度也不均勻；另外，絕緣電阻系數受溫度影響比較大，與所加電場強度大小有關。所以在高倍的直流耐壓試驗下不一定能發現電纜及其附件的缺陷，反而在直流電場下空間電荷的作用下，使電場分布畸變，往往在不大的直流電壓下損傷絕緣，所以，國內外均不贊成直流耐壓

試驗。

（4）在變電站內，往往許多電纜均走同一電纜井或電纜溝，距離較近，在現場進行直流耐壓試驗時，如果發生閃絡或擊穿，很可能會對其他正常的電纜和接頭的絕緣造成危害。

（5）直流耐壓試驗標準太低，據了解，直流試驗電壓標準絕大多數在4.0U0以下。我國國標GB50150—1991規定，對0.6～26 kV的橡塑電纜，交接試驗的直流試驗電壓為4U0，但是新的中壓和高壓交聯聚乙烯電纜能耐受（6.0～8.0）U0直流電壓，（4.0～5.0）U0瞬時交流電壓；有嚴重的氣隙或缺陷的接頭在4U0較低直流試驗電壓下并不能被擊穿，而在2.5U0交流試驗耐壓下卻很容易被擊穿。我國有關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3.0U0

以下。

綜上所述，為了更有效地發現缺陷，同時盡可能地減小試驗對電纜造成的損傷，我們認為應該采用交流高電壓進行試驗，由于目前我們使用的是50 hz交流電，所以我們首先考慮采用50 hz的工頻交流耐壓試驗設備，但工頻交流耐壓試驗設備往往比較笨重，這一點給我們的工作帶來實際困難。所以國內外均采用0.1 hz超低頻電壓進行試驗。由于頻率甚低，對電纜的充電電流小，所以試驗設備的重量可顯著

減小。

近年來，110 kV交聯電纜聚乙烯絕緣電纜都采用交流電壓進行現場試驗。交流耐壓設備有隔離變壓器、調壓器、低壓濾波器、勵磁變壓器、電抗器、高壓濾波器和耦合電容及控制臺組成串聯諧振系統，諧振條件為：ωL=1/ωC=2πf，通過調節電感或調頻使系統達到諧振，從而產生試驗所需的高電壓，使得原本很難進行的試驗項目，相對變得容易。

參考文獻

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