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10 kV交聯(lián)電力電纜試驗(yàn)方法分析 - 無圖版

綠野仙蹤 --- 2007-08-21 09:31:36

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10 kV交聯(lián)電力電纜試驗(yàn)方法分析
1.1 直流耐壓試驗(yàn)對發(fā)現(xiàn)電纜絕緣缺陷的有效性
直流耐壓試驗(yàn)的目的在于檢驗(yàn)電纜的耐壓強(qiáng)度。它對發(fā)現(xiàn)絕緣介質(zhì)中的氣泡、機(jī)械損傷等局部缺陷比較有利。因?yàn)樵谥绷麟妷合,絕緣介質(zhì)中的電位將按電阻分布,所以當(dāng)介質(zhì)有缺陷時(shí),電壓主要被與缺陷部分串聯(lián)的未損壞介質(zhì)的電阻承受,較有利于發(fā)現(xiàn)介質(zhì)缺陷。電纜絕緣在直流電壓下的擊穿強(qiáng)度約為交流電壓下的兩倍,所以可以施加更高的直流電壓對絕緣介質(zhì)進(jìn)行耐壓強(qiáng)度的考驗(yàn)。很多情況下,我們用兆歐表檢測電纜絕緣良好,而在直流耐壓試驗(yàn)中發(fā)生絕緣擊穿,可見直流耐壓是檢測高壓電纜絕緣缺陷的有效手段。
1.2 直流耐壓試驗(yàn)對交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的局限性
直流耐壓試驗(yàn)對發(fā)現(xiàn)多數(shù)電纜絕緣缺陷十分有效,但對交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜則未必,甚至可能產(chǎn)生副作用。
(1)交聯(lián)聚乙烯絕緣在交流電壓下的電場分布不同于施加直流電壓時(shí)的電場分布。交聯(lián)聚乙烯絕緣材料是聚乙烯塑料經(jīng)交聯(lián)工藝而生成的,屬整體型絕緣材料,其介電常數(shù)為2.1~2.3,且一般不受溫度變化的影響。在交流電壓下,交聯(lián)聚乙烯絕緣層內(nèi)的電場分布是由介電常數(shù)決定的,即電場強(qiáng)度是按照介電常數(shù)的反比例分配的,這種分布比較穩(wěn)定。在直流電壓下,絕緣層中的電場強(qiáng)度是按照絕緣電阻率的正比例分配的,且絕緣電阻率分布是不均勻的(在交聯(lián)聚乙烯塑料生產(chǎn)過程中,因工藝原因不可避免地在主料中有雜質(zhì)存在,如甲烷聚乙醇,它們具有相對較小的絕緣電阻率,且沿絕緣層徑向分布是不均勻的),所以交聯(lián)聚乙烯絕緣層中的電場分布不同于理想絕緣結(jié)構(gòu)而與材料的不均勻性有關(guān)。
絕緣層的絕緣電阻率ρ受溫度和場強(qiáng)影響較大,可用式(1)描述:
ρ = (ρ0?e-αθ)/(E?γ)
式中:ρ0 ――絕緣層在0℃時(shí)的絕緣電阻率;
α ――溫度系數(shù),取0.15/℃;
θ ――溫度
E ――工作或?qū)嶒?yàn)電場強(qiáng)度;
γ ――系數(shù),取2.1~2.4。
由于在絕緣層中,交、直流電壓下電場分布的不同,導(dǎo)致了擊穿特征的不一致。
(2)直流耐壓試驗(yàn)不僅不能有效地發(fā)現(xiàn)交聯(lián)聚乙烯絕緣中的水樹枝等絕緣缺陷,而且由于空間電荷的作用,還容易造成高壓電纜在交流電壓作用下某些不應(yīng)發(fā)生問題的地方投運(yùn)不久就發(fā)生擊穿。此外,電纜的某些部分,如電纜頭,在交流情況下,存在某些缺陷,在直流耐壓試驗(yàn)時(shí)卻不會擊穿。
(3)現(xiàn)場進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn),如果發(fā)生閃絡(luò)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)直流耐壓試驗(yàn)會在交聯(lián)聚乙烯材料中產(chǎn)生累積效應(yīng),將加速絕緣老化,縮短使用壽命。
1.3 預(yù)防性試驗(yàn)的利與弊
過去我國參照前蘇聯(lián)的做法,常將運(yùn)行中的電纜按計(jì)劃停運(yùn),加人五六倍電壓試驗(yàn),如電纜受潮、外層損壞自然可以出現(xiàn)擊穿,然后測故障點(diǎn)、修復(fù),再用五六倍電壓施加5~10 min,正常后投入運(yùn)行。如仍擊穿或泄漏電流不正常,再進(jìn)行一次測故障點(diǎn)、修復(fù),直至電纜完全正常。這種過程有很多不利因素,首先電纜耐壓擊穿后停電時(shí)間達(dá)3~5天,甚至更長,對一個(gè)企業(yè)或單位來說,損失有時(shí)是無法估量的,尤其是一些單電源用戶;其次預(yù)防性試驗(yàn)往往集中在春季,要在很短的時(shí)間對所管轄的電纜進(jìn)行試驗(yàn),不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大,而且難以對每條電纜都進(jìn)行仔細(xì)分析;另外,大規(guī)模采用交聯(lián)聚乙烯電纜和不滴流紙絕緣電纜,長期用五、六倍電壓做預(yù)防性耐壓試驗(yàn)也不盡合理,經(jīng)常發(fā)生這樣的情況:一些老電纜,一經(jīng)試驗(yàn)肯定擊穿,不做試驗(yàn)反而能運(yùn)行很長時(shí)間。所以隨著科技進(jìn)步,應(yīng)開展在線監(jiān)測取代年復(fù)一年的預(yù)防性試驗(yàn)。
1.4 以泄漏電流為依據(jù)判斷電纜絕緣優(yōu)劣的方法
電纜泄漏電流的測量與直流耐壓試驗(yàn)在發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷的原理上是有區(qū)別的。一般來說,直流耐壓試驗(yàn)對于暴露介質(zhì)中的氣泡和機(jī)械損傷等局部缺陷等比較靈敏,而泄漏電流能夠反映介質(zhì)整體受潮與整體劣化情況。兩者在試驗(yàn)中又密不可分,泄漏電流實(shí)際上是在直流耐壓試驗(yàn)中測得的。測量泄漏電流的微安表在實(shí)驗(yàn)回路中位置不同,實(shí)驗(yàn)的高壓引線是否采用屏蔽線等因素都會影響泄漏電流的數(shù)值,所以在測量泄漏電流的過程中,判據(jù)不是電流的具體數(shù)值而是泄漏電流的變化趨勢。依據(jù)泄漏電流判斷絕緣狀況時(shí),應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
(1)電壓升高的每一階段都必須注意觀察電流隨日引司變化的趨勢。一條絕緣良好的電纜,在電壓上升的每一階段,電容電流和吸收電流先疊加在泄漏電流上,表觀電流一定是劇增,后隨時(shí)間下降,電壓穩(wěn)定1min后的穩(wěn)態(tài)電流值只及電壓初上升時(shí)的10%~20%,這就是泄漏電流。如電纜整體受潮,則電流在電壓上升的每一階段幾乎不隨時(shí)間下降,嚴(yán)重時(shí)反而上升,這種電纜不能輕易投運(yùn)。
(2)泄漏電流值隨時(shí)間的延長有上升現(xiàn)象是絕緣缺陷發(fā)展的跡象。良好的絕緣在試驗(yàn)電壓下的穩(wěn)態(tài)泄漏電流值隨著時(shí)間的延長應(yīng)保持不變,有的略有下降。
2 規(guī)定的交聯(lián)電力電纜的預(yù)防性試驗(yàn)
2.1 預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目
(1)測量電纜外護(hù)套絕緣電阻值和內(nèi)襯層絕緣電阻值。
(2)測量鋼鎧對地的絕緣電阻值,檢查直埋電纜的外護(hù)套有無損傷。
(3)測量銅屏蔽層對鋼鎧的絕緣電阻值,檢查內(nèi)襯層有無損傷。
(4)采用500 V兆歐表測量外護(hù)套和內(nèi)襯層絕緣電阻值。當(dāng)絕緣電阻很低時(shí),應(yīng)用萬用表的“正”、“負(fù)”表筆交換測量鎧裝層對地或鎧裝層對銅屏蔽層的絕緣電阻值。若兩次測得的絕緣電阻值相差較大時(shí),就可判明外護(hù)套和內(nèi)襯層已經(jīng)破損進(jìn)水。
(5)使用2 500 V或5 000 V兆歐表,測量電纜的絕緣電阻值。
(6)使用萬用表測量銅屏蔽的連續(xù)性。
2.2 預(yù)防性試驗(yàn)周期
(1)對于受電電纜及2 000 kW以上機(jī)組電纜,試驗(yàn)周期一般為1年。
(2)對其他配出開路電纜,試驗(yàn)周期為3年。若電纜運(yùn)行10年以上,試驗(yàn)周期為1年。
2.3 預(yù)防性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
(1)用500 V兆歐表測量電纜外護(hù)套的絕緣電值不低于1MΩ/km。
(2)用500 V兆歐表測量電纜內(nèi)襯層絕緣電阻值不低于0.5 MΩ/km。
(3)用2 500 V或5 000 V兆歐表測量電纜主絕緣電阻值不低于1000 MΩ/km。
3 交聯(lián)電力電纜的鑒定性試驗(yàn)
交聯(lián)電纜鑒定性試驗(yàn)是指新制作終端頭或中間頭、處理電纜護(hù)層或銅屏蔽后的主絕緣電阻值低于規(guī)定值時(shí),需對電纜作直流耐壓試驗(yàn)和0.1 Hz超低頻交流耐壓試驗(yàn)。鑒定性試驗(yàn)項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)見表1、表2。
表 1 直流耐壓鑒定性試驗(yàn)項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)
試驗(yàn)項(xiàng)目/試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)/試驗(yàn)周期:
1.線芯對地的泄漏電流/耐壓5min的泄漏電流不應(yīng)大于耐壓1 min的泄漏電流/檢修后
2.線芯對地的5min直流耐壓不擊穿/3~6 kV的為4UN,10kV的為3UN,35~110 kV的為2UN/預(yù)防性試驗(yàn)不合格
表2 0.1 Hz交流耐壓鑒定性試驗(yàn)項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)
試驗(yàn)項(xiàng)目/試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)/試驗(yàn)周期
1.線芯對地的泄漏電流/耐壓后不上升,與上次試驗(yàn)比較無明顯上升/檢修后
2.線芯對地的5min直流耐壓不擊穿/2.5 UN/預(yù)防性試驗(yàn)不合格
4 10 KV交聯(lián)電力電纜故障的預(yù)防
4.1 設(shè)計(jì)選型適當(dāng)留有裕度
現(xiàn)場運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,對連續(xù)生產(chǎn)的重要負(fù)荷電纜,在設(shè)計(jì)選型時(shí)宜適當(dāng)留有裕度。這樣做雖然投
資稍大一點(diǎn),但最終可以減少電纜故障,延長電纜壽命,經(jīng)濟(jì)上還是合算的。
4.2 敷設(shè)方式要因地制宜
對不同的地區(qū)應(yīng)采用不同的敷設(shè)方式。例如,在地下水位較高的地區(qū)及多雨地區(qū),不宜采用直埋方式。電纜數(shù)量比較集中的地區(qū)應(yīng)用電纜隧道或電纜井。對距變電所較遠(yuǎn)的個(gè)別用戶可采用架空或防水型電纜。在南方電纜隧道內(nèi)黃梅季節(jié)容易結(jié)露,應(yīng)采用合適的通風(fēng)措施。電纜隧道的各電纜人口處應(yīng)有封堵措施,避免下雨時(shí)雨水沿電纜流人隧道內(nèi)。隧道內(nèi)應(yīng)設(shè)有罰F水設(shè)施。電纜溝的電纜應(yīng)有防止雨水侵入致使電纜泡在水中的措施,必要時(shí)應(yīng)加裝排水泵。
4.3 選擇質(zhì)量好的電纜
電纜質(zhì)量的好壞對防止水樹枝劣化至關(guān)重要。電纜的質(zhì)量問題主要是由生產(chǎn)設(shè)備不良、材料選用不當(dāng)、工藝落后、質(zhì)量管理和生產(chǎn)管理不善等原因造成的。所以,在選擇電纜時(shí)應(yīng)對電纜的生產(chǎn)工藝、管理等有一定了解,以便能買到質(zhì)量好的電纜,為減少故障奠定基礎(chǔ)。
4.4 把好施工質(zhì)量關(guān)
即使電纜質(zhì)量很高,但如果施工質(zhì)量不高,也會造成隱患。為此必須把好施工質(zhì)量關(guān),其基本途徑如下:
(1)重視熱縮接頭施工質(zhì)量。熱縮接頭施工質(zhì)量的好壞,關(guān)鍵在于密封。電纜線芯壓接前后,應(yīng)充分地打磨和沖洗,以消除棱角和尖端。另外,還必須做好應(yīng)力處理和清潔工作,盡量縮短接頭的制作時(shí)間。
(2)盡量避免外護(hù)套破損。在交聯(lián)聚乙烯電纜施工中經(jīng)常發(fā)生由于機(jī)械外力、制造過失等原因使其外護(hù)套破損,影響電纜的使用壽命和正常運(yùn)行,所以必須加強(qiáng)管理、精心施工。
limingxing --- 2007-08-21 16:33:05

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是否包含十千伏以下的呀?比如2、6KV?
-- 結(jié)束 --