10kV交聯絕緣電力電纜試驗及故障預防

1、10 kV交聯絕緣電力電纜試驗方法分析

1.1 直流耐壓試驗對發現電纜絕緣缺陷的有效性

直流耐壓試驗的目的在于檢驗電纜的耐壓強度。它對發現絕緣介質中的氣泡、機械損傷等局部缺陷比較有利。因為在直流電壓下，絕緣介質中的電位將按電阻分布，所以當介質有缺陷時，電壓主要被與缺陷部分串聯的未損壞介質的電阻承受，較有利于發現介質缺陷。電纜絕緣在直流電壓下的擊穿強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進行耐壓強度的考驗。很多情況下，我們用兆歐表檢測電纜絕緣良好，而在直流耐壓試驗中發生絕緣擊穿，可見直流耐壓是檢測絕緣電力電纜絕緣缺陷的有效手段。

1.2 直流耐壓試驗對交聯聚乙烯絕緣電力電纜的局限性

直流耐壓試驗對發現多數電纜絕緣缺陷十分有效，但對交聯聚乙烯絕緣電纜則未必，甚至可能產生副作用。

(1)交聯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的電場分布。交聯聚乙烯絕緣材料是聚乙烯塑料經交聯工藝而生成的，屬整體型絕緣材料，其介電常數為2.1～2.3，且一般不受溫度變化的影響。在交流電壓下，交聯聚乙烯絕緣層內的電場分布是由介電常數決定的，即電場強度是按照介電常數的反比例分配的，這種分布比較穩定。在直流電壓下，絕緣層中的電場強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(在交聯聚乙烯塑料生產過程中，因工藝原因不可避免地在主料中有雜質存在，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)，所以交聯聚乙烯絕緣層中的電場分布不同于理想絕緣結構而與材料的不均勻性有關。

絕緣層的絕緣電阻率ρ受溫度和場強影響較大，可用式（1）描述：

ρ = （ρ0?e-αθ）/（E?γ）

式中：ρ0 ――絕緣層在0℃時的絕緣電阻率；

α ――溫度系數，取0.15/℃；

θ ――溫度

E ――工作或實驗電場強度；

γ ――系數，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，導致了擊穿特征的不一致。

(2)直流耐壓試驗不僅不能有效地發現交聯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發生問題的地方投運不久就發生擊穿。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，在直流耐壓試驗時卻不會擊穿。

(3)現場進行直流耐壓試驗，如果發生閃絡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)直流耐壓試驗會在交聯聚乙烯材料中產生累積效應，將加速絕緣老化，縮短使用壽命。

1.3 預防性試驗的利與弊

過去我國參照前蘇聯的做法，常將運行中的電纜按計劃停運，加人五六倍電壓試驗，如電纜受潮、外層損壞自然可以出現擊穿，然后測故障點、修復，再用五六倍電壓施加5～10 min，正常后投入運行。如仍擊穿或泄漏電流不正常，再進行一次測故障點、修復，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間達3～5天，甚至更長，對一個企業或單位來說，損失有時是無法估量的，尤其是一些單電源用戶；其次預防性試驗往往集中在春季，要在很短的時間對所管轄的電纜進行試驗，不僅勞動強度大，而且難以對每條電纜都進行仔細分析；另外，大規模采用交聯聚乙烯電纜和不滴流紙絕緣電纜，長期用五、六倍電壓做預防性耐壓試驗也不盡合理，經常發生這樣的情況：一些老電纜，一經試驗肯定擊穿，不做試驗反而能運行很長時間。所以隨著科技進步，應開展在線監測取代年復一年的預防性試驗。

1.4 以泄漏電流為依據判斷電纜絕緣優劣的方法

電纜泄漏電流的測量與直流耐壓試驗在發現絕緣缺陷的原理上是有區別的。一般來說，直流耐壓試驗對于暴露介質中的氣泡和機械損傷等局部缺陷等比較靈敏，而泄漏電流能夠反映介質整體受潮與整體劣化情況。兩者在試驗中又密不可分，泄漏電流實際上是在直流耐壓試驗中測得的。測量泄漏電流的微安表在實驗回路中位置不同，實驗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值，所以在測量泄漏電流的過程中，判據不是電流的具體數值而是泄漏電流的變化趨勢。依據泄漏電流判斷絕緣狀況時，應注意以下幾點：

(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，后隨時間下降，電壓穩定1min后的穩態電流值只及電壓初上升時的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間下降，嚴重時反而上升，這種電纜不能輕易投運。

(2)泄漏電流值隨時間的延長有上升現象是絕緣缺陷發展的跡象。良好的絕緣在試驗電壓下的穩態泄漏電流值隨著時間的延長應保持不變，有的略有下降。

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