交联聚乙烯绝缘电力电缆超低频耐压试验方法.pdf

总第127期
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2010年第5期
SHANXI METALLURGY
No.5,2010
文章编号:1672-1152(2010)05-0064-03
交联聚乙烯绝缘电力电缆超低频耐压试验方法
杨爱爱
(山西太钢不锈钢股份有限公司,山西太原030003)
摘要:对电缆主绝缘进行耐压试验是考核电缆绝状况,保证电力电缆安全运行的重要手段。本文着重介绍
了0.1Hz超低颇正弦波耐压试验技术及运用这一技术的耐压测试设备及方法。
关键词:电カ电缆0.1Hz超低顿正弦波技术耐压试验
中图分类号:TM211
文献标识码:A
收稿日期:2010-07~08
电力电缆在电力系统及城市配电网中使用广
(4)直流耐压试验有积累效应,将加速绝缘的
泛,它的绝缘状况直接影响电力系统发、供、配电的老化,缩短其使用寿命。
安全运行。对电力电缆进行直流耐压及泄漏电流试
使用50Hz交流耐压方法进行试验,由于电缆
验,是检査电力电缆绝缘状况的一个主要试验项目。为容性负载,需要很大的试验容量,导致试验变压器
2004年山西太钢不锈钢股份有限公司(以下简体积太大,搬运比较困难。针对聚乙烯/交联聚乙烯
称太钢)开始对150万t不锈钢供电工程项目进行改电缆的现场耐压试验问题,设备开发一直处于领先
造,项目改造历经3a,达到了2座220kV/10kV降地位的美国高电压公司开发出了一种0.1Hz超低
压站,14座110kV10kV降压站2座35kV10kV降频正弦波耐压试验设备,由于其具有消耗功率小输
压站的规模。新建和改扩建后的变电站全部采用聚乙出电压高、输入功率小、设备携带方便等显著特点,
烯/交联聚乙烯电缆。截止目前,太钢110kV电力电缆使得这一耐压试验设备得到广泛应用。
有17趙、35kV电力电缆有12趙、10kV电力电缆有
为测得更准确的试验数据,使所测试设备的状况
341趟,其中95%以上为聚乙烯/交联聚乙烯电缆。得以更好的反映,2006年5月太钢能源动力总厂电调
聚乙烯/交联聚乙烯电缆的广泛应用,对传统作业区新购置了1台试验35kV设备的0.1Hz超低
的电缆试验方法提出了挑战,直流耐压试验方法已频试验装置(型号:IF-900MF)、2台试验10kV
不适用于这类电缆。主要原因如下Iリ:
设备的0.1Hz超低频试验装置(型号:VLF-4022)
(1)直流耐压试验在绝缘中的应力分布与实际10.1Hz超低频正弦波系统设计原理
交流运行电压在绝缘中的应力分布是不同的。前者
早在20世纪70年代美国高电压公同就致力于
主要按电阻分布,后者主要按电容分布,所以直流耐超低频电缆检测方法的研究,设计生产的电缆检测
压试验并不能反映交联聚乙烯电缆的故障及实际运设备能产生真正的高压正弦波,而且设备很轻,成本
行情况。
接近直流测试系统。经过实践证明使用超低频高压
(2)直流耐压试验不仅不能有效地发现交联聚的固体绝缘电缆的击穿电压与使用交流工频所得到
乙烯电缆绝缘中的水树枝老化现象等绝缘缺陷,而的电压值是相当的。该设计允许以通常的耐压水平
且由于空间电荷的作用,还容易造成高压电缆在交测试得负荷远远超过5pF的电缆进行测试,并且仅
流情况下某些不会发生问题的地方,在进行直流高使用电压为120V、频率为60Hz(或220V,50Hz)
压试验后,投运不久即发生过程中被击穿。
的电源。而且,该项设计还可扩展到频率为0.05,
(3)直流耐压试验时,电缆缺陷部分发生闪络0.02,0.01Hz的更低频率操作中(0.01Hz频率的测
或击穿可能会危害到其他正常的电缆和接头的绝缘试是针对超长电缆的)。
部分。
该设计的基本思路是产生像正弦波那样的超低
作者简介:杨爱爱(1976-),女,太钢能源动力总厂电频波形,用超低烦以低充电电流、相对长一点的时间
调作业区技术员,工程师。Tel:0351-3013493,E-mai
间隔对试品充电至高压。这里超低频的波形是关键
yangxing_22(@163.com
特别适合的是正弦波,因其避免了其他波形可能产生
2010年第5期
杨爱爱:交联聚乙烯绝缘电力电缆超低频耐压试验方法
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的高频谐波(高频谐波会对测试目标产生驻波或有
(4)HOT端口输出连接被试电缆线芯,COM端
害的电压突变)。通过图1可以很清晰地理解该设计口输出连接被试电缆接地,测试电缆电容。
的基本理念。系统所需的输人功率是从一个正常的
(5)如果电容表模式电缆电容读数小于6μF
120V,60Hz或220V,50Hz的电源处获得。输出电按下x1按钮,按表1选择合适的频率。
压的振幅是由自动可调变压器控制的,图1中用T
表1电缆电容与频率对照表
来表示。该变压器的输出用相应需要的0.1Hz超低频
容量/ルF
频率/Hz
来调节,该过程在图1中用T2来表示。T2的输出以正
弦波模式周期性地增加或减少,频率是2倍的输出频
2.2
0.05
率,这样就会产生一个60Hz(或50Hz)电压。该调制
0.02
工频电压经过高压变压器逐步升压,图1中用T?表
示。该高压变压器的输出通过一个能产生单极电压的
注:要求最小负载电容01ルF,以获得完整输出。
全波整流器来整流。最后,整流器与终端之间的一个
(6)带示波器输出接口的,可外接示波器(可
极性开关每隔半个周期就会将整流后的电压的极性选件)用来监测输出波形。示波器需接地且输入应
颠倒一次。输出电缆和被测试品的电容将提供充足的设置到1V格,扫描基线应为5s/格,且触发器应
滤波,以便将120Hz的波动减至个可接受的水平,设置为滚动显示,观察波形,有信号存储显示的示波
其最终波形显示出来一个高压超低频正弦波。
器适合用于此。
高压器
高压变压器
极性转换开关
(7)通过外界泄流电阻将输出线接至试品。确
保试品与周围接地体有足够的安全距离。
」
「输出
(8)选择电流/电容表模式选择开关至mA档,
观察电缆充电电流和放电电流。
正弦波调制
整流器
9)输出控制按钮应在零位,按下高压开按钮。
图1VLF系统原理图
高压开指示灯亮,此时高压装置上的泵和风扇起动。
201Hz超低频耐压设备的应用
第一次使用该仪器试验时,在升高输出电压及开始
超低频(0.1Hz)耐压试验是鉴定交联聚乙烯测试之前,将输出控制设为零,并使油循环10min,
绝缘电力电缆绝缘强度的直接方法,可作为判断投这有助于排除冷却系统中的空气。顺时针缓慢旋转
运后的交联聚乙烯绝缘电力电缆能否继续投入运行输出控制旋钮,以2kVs均匀升压,直至升到所需
的重要参考依据。超低频(O.!Hz)耐压试验是破坏电压值。对于大电容负载,如果升压过快,会引起过
性试验,试验时,建议使用10000伏兆欧表对试品载保护跳闸。观察千伏表,设置电压。请注意输出周
电缆先进行绝缘电阻试验,记录试验结果。
期,在0.02Hz的频率下50s输出一个完整的正弦
2.1试验程序
波;在0.05Hz的频率下20s输出一个完整的正弦
(1)确认所有的连接都已完成,特别是控制器和波;在0.1Hz的频率下10s输出一个完整的正弦
高压器的接地良好,