110kV交聯聚乙烯電纜的交接試驗探討

韓偉

(湖南省送變電工程公司,湖南長沙 410007)

110kV交聯聚乙烯電纜的交接試驗探討

韓偉

(湖南省送變電工程公司,湖南長沙 410007)

隨著城市美化的要求越來越高,城市電網的改造工程的實施,高壓電力電纜的使用也就越加廣泛,尤其是110kV交聯聚乙烯電纜已經開始投運使用,本文從110kV交聯聚乙烯電纜的交接試驗入手探討,分析110kV交聯聚乙烯電纜在交接試驗中所存在的弊端,并討論了幾種交接試驗的方法。

110kV交聯聚乙烯電纜 交接耐壓試驗 試驗探討

1 現場試驗情況

1.1 試驗電纜及其耐壓裝置

進行本次交接試驗的二回路輸電電纜是單芯110kV交聯聚乙烯絕緣電力電纜,其線芯面積可達800mm2,長度可達4、99km。其兩端的變電站終端頭為GIS電纜。根據IEC840中的具體操作規定,進行試驗操作。

1.2 幾種常見的試驗方法

(1)超低頻法。超低頻發通常選用0.1Hz耐壓進行試驗,由于電力的電容量較大,且進行試驗時所使用的試驗變壓器的容量也較大,還需現場提供較大的電源以供試驗和無功功率,導致這種試驗方式不適用于現場試驗,目前這種試驗方式多用于低壓電纜試驗。

(2)振蕩電壓法。這種試驗是指以電纜進行直流充電,當達到一定程度后通過間隙對電阻及電感放電,以便得到阻尼振蕩電壓供檢測缺陷。但是這種試驗方式與直流耐壓試驗相比,仍存在一定的缺陷,例如振蕩電壓存在衰減情況,長期使用難以滿足需要,以及較高頻率的電壓會對電纜產生較大的傷害。

(3)諧振耐壓法。振蕩電壓法是指通過改變試驗回路中的頻率及電感,使其回路處于諧振狀態。使用諧振耐壓法可以滿足大電流、高電壓的試驗需求。該試驗方法具體可分為調感式和調頻式,串聯諧振和并聯諧振4種。

①調感式諧振耐壓。調感式諧振耐壓是指通過調節回路電抗器的電感量,使電纜及電抗器的電容能夠在50Hz下產生諧振,從而達到試驗的具體需求。

②調頻式諧振耐壓。調頻式諧振耐壓是指通過改變試驗中的電源輸出頻率使回路中的電抗器的固定電感量能夠與試驗品產生諧振以便達到試驗的具體需求。

③串聯式諧振耐壓。當試驗變壓器的電流達到試驗要求,但電壓卻達不到試驗要求時,可采用電抗器與試驗品串聯的方式來進行相應的試驗。

④并聯式諧振耐壓。當試驗變壓器的電壓達到試驗要求,而電流達不到試驗要求時,可采用電抗器與試驗品并聯的方式來進行相應的試驗。

1.3 規定電纜及其附件安裝完畢后的試驗

首先,將其加直流電壓3U0,保持15min。

然后征求買方以及承包方的協商同意后,采取下述試驗(1)或者試驗(2)的具體試驗流程,作為代替方案。

試驗(1):

將導體及金屬屏蔽后加相間電壓,保持5min。

試驗(2):

施加正常的系統,相對施加電壓保持24h。

在合同中或者訂貨單中有具體要求時,應當按照具體標準對其非金屬護套進行相應的現場試驗。

1.4 試驗情況

具體的試驗執行情況如下:

(1)供進行試驗的電纜均能按照規定進行192kV/15min的直流耐壓試驗,試驗的電壓可分為4~5個階段,每個階段都保存均勻升壓,并且同時需要讀取泄漏的電流值。高壓引線均采用屏蔽線,高壓側設置A表。注意在達到192kV時,記錄泄漏電流的變化情況如何。

在得到的42相試驗數據中,泄漏的電壓范圍約為100~1000A,且同一回三相的電纜泄漏的電壓不平衡系數均小于2,泄漏的電流呈現出隨時間延長而下降的變化趨勢,目前得到的數據中,僅僅1相在耐壓13min后可以擊穿,其余均全部通過。

(2)試驗所用的電纜在進行施加電壓這一程序前,均采用5kV兆歐表測得其導體對地絕緣電阻大于1G。在施加電壓24h后,進行負荷運行。試驗過程中,要拆除SF6全封閉組合電器的電纜接頭小室中的母線,安裝試驗專用的試驗套管。并且還需采用工頻相電壓運行24h的試驗方案來代替直流耐壓,以解決1相加壓時,其他2相無法接地的問題。

除此之外,在對耐壓試驗中被擊穿的、運行中被系統電壓擊穿的或者路徑被改變的電纜在進行重做接頭時,也需要采用工頻相電壓運行24h的試驗方案。

(3)在進行非金屬護套(金屬屏蔽層對地耐壓試驗)的試驗時,明確其出廠試驗直流為25kV/min,其交接試驗為直流10kV/min。在進行實際試驗操作時,通常采用5kV兆歐表進行測量,同時記錄絕緣電阻值的方式。

對于非金屬護套的絕緣電阻較低的電纜,盡量不要采用500kV兆歐表測量。

在非金屬護套的絕緣電阻較低的電纜,應當盡量找出故障點所在位置,予以修復,避免其在投運后出現擊穿跳閘的現象。

(4)按照DL/T596的規定執行銅屏蔽電阻和導體電阻比的測定程序。

2 試驗結果及結論分析

2.1 試驗結果分析

在進行的72相的110kV交聯聚乙烯電纜交接試驗過程中,共有42相次是采用192kV/15min的試驗方式予以進行的。其中共出現了1次故障,故障點在一個硅橡膠預制應力錐內,有兩個有缺陷的電纜順利的通過了直流耐壓試驗,在運行了2個月后背系統電壓所擊穿。有5處接頭制作質量不過關,在試驗過程中泄漏了大約1000A的電流,不過這5處接頭也通過了直流耐壓試驗。其中還有30相次的接頭未經直流耐壓試驗,而是直接通過施加正常系統電壓24h的試驗,并且已經投入運行。運行時間最長已達4年之久。

綜上所述,可知對于110kV交聯聚乙烯電纜,交接試驗雖然可以檢查出劣質接頭具有一定的作用及效果,但是對于電纜的本體缺陷是檢查不出來的,所以也可以說通過直流耐壓試驗的電纜是否可以安全運行是不能確保的。

2.2 試驗結論分析

(1)直流耐壓試驗對于110kV交聯聚乙烯電纜存在一定的危害性,并且不能夠有效檢測出存在的絕緣隱患,也就是說直流耐壓是不能夠完全反映試驗品的絕緣狀況的。因此,110kV交聯聚乙烯電纜的交接試驗不宜采用直流耐壓的試驗方式。

(2)交流耐壓試驗可以有效的檢查電纜在敷設及安裝過程中的損失情況,尤其是可以檢測出電纜中間接頭以及終端接頭的質量情況。同時,交流耐壓試驗可以采用施加正常系統及相對電壓24h的試驗方式。

(3)對于對地絕緣電阻的檢測是必須予以進行的。最好選用通過直流10kV/min的耐壓試驗方式,也可以采用5kV兆歐表代替,但是應當注意的是,絕緣電阻應當大于20M,并且凡是絕緣不良的地方必須查找原因,然后予以及時修復。

2.3 110kV交聯聚乙烯電纜直流耐壓試驗現存的弊端

根據上述理論分析,可知110kV交聯聚乙烯電纜直流耐壓試驗現存的弊端可分為如下幾類:

(1)110kV交聯聚乙烯電纜或者其他擠包絕緣電纜,在直流電壓下,其絕緣的電場分布取決于材料的電阻率情況。而在交流電壓下,電纜絕緣的電場分布主要取決于各個介質的介電常數情況。因此可得知,直流電壓及交流電壓下的電場強度的分布情況是完全不同的。所以在交流電壓下,絕緣薄弱處往往不能夠在直流電壓試驗中檢測出。

(2)在直流電壓下,將電子注入110kV交聯聚乙烯電纜聚合物介質內部時,尤其是電纜的半導體凸出的地方及絕緣雜質地方最為顯著,該段會形成空間電荷。致使該處的電場強度陡然降低,難以在運行中發生擊穿現象,但是這些部位在交流電壓下卻往往是最為絕緣薄弱的地方。

(3)110kV交聯聚乙烯電纜最為致命的一個缺點是絕緣內極易發生水樹枝。并且隨著外施電壓的加壓時間、幅值及性質的不同在直流電壓下,介質內的水樹枝將會迅速發展成為電樹枝,從而導致介質絕緣性能惡化,致使其發生早期損傷,影響后期的使用效果。

(4)110kV交聯聚乙烯電纜在直流電壓下,往往會產生電荷記憶,即通常所說的直流電壓下產生的單級性殘余電荷,這些殘余電荷往往需要很長的視角才能夠徹底釋放干凈。如果在電纜投運時使用這種直流偏壓疊加在交流電壓下,就極易發生電纜終端產生滑閃放電或者電纜擊穿的現象。

3 結語

110kV交聯聚乙烯電纜具有供電安全可靠、絕緣性能好、易于制作、安裝簡便等優勢,在城市電網建設過程中的應用使用越來越廣泛。目前供電單位對110kV交聯聚乙烯電纜的現場交接試驗多存在自身的缺陷,例如在制造過程中如果產生氣隙未能被發現,或在機械發生損傷,安裝工藝存在缺陷,那么這將在日后運行過程中逐漸發展成為威脅線路設備的安全隱患。因此,本文就本文在總結現場測試結果和操作經驗后,得出相應的結論,并且進行了一定的探討,以便給日后的實踐操作提供相應的借鑒。

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