電纜試驗(yàn)

直流耐壓試驗(yàn)是傳統(tǒng)的檢測(cè)直流電纜絕緣缺陷的重要方法，其基本原理是首先將直流電壓施加在電纜的主絕緣上，這個(gè)直流電壓要求比電纜的正常工作電壓高，將這個(gè)電壓保持一段時(shí)間并且電壓值盡量恒定，如果被試電纜試樣能在這段時(shí)間經(jīng)受這樣高的直流電壓而不出現(xiàn)擊穿的現(xiàn)象，則可以判定其符合要求[8]，這種試驗(yàn)?zāi)軌虬l(fā)現(xiàn)絕緣嚴(yán)重的缺陷，從而及時(shí)采取措施而避免事故的發(fā)生。圖1.2為直流耐壓試驗(yàn)電路原理接線圖隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步而產(chǎn)生了很多直流耐壓成套設(shè)備，這種新型的試驗(yàn)設(shè)備是在直流耐壓的組合式設(shè)備的基礎(chǔ)上不斷發(fā)展起來的，技術(shù)較為先進(jìn)，從而能夠很好的完成試驗(yàn)任務(wù)，滿足試驗(yàn)要求。 但此方法不推薦使用，具體危害下文有詳細(xì)說明。

在進(jìn)行電纜的絕緣電阻測(cè)量時(shí)需要對(duì)電纜的外皮以及芯線之間或者外皮之間或芯線之間的絕緣電阻進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量絕緣電阻的基本原理和普通電阻的測(cè)量相似，也是在試品的兩端加上一個(gè)較為穩(wěn)定的直流電壓，然后通過測(cè)量儀器將試品上流過的電流大小和時(shí)間的關(guān)系表示出來，從而經(jīng)過換算可以得到電纜試樣的絕緣電阻隨時(shí)間變化的曲線，在曲線上可以得出某個(gè)特定時(shí)間的絕緣電阻值。對(duì)于容量比較大的電纜來說，通常情況下吸收比的概念更能說明問題，因此用它來代替絕緣電阻測(cè)量的結(jié)果。在工程實(shí)際測(cè)量之中，通常用兆歐表作為測(cè)量設(shè)備。其接線圖如圖1.1所示。其中E代表接地端子，L代表線路端子，G代表屏蔽端子，在絕緣電阻測(cè)量時(shí)需要將試品接在線路端子和接地端子之間，這樣測(cè)量得到的絕緣電阻既包括體積電阻又包括表面電阻，通?？梢詫⒃嚇拥谋砻娼拥狡帘味俗由厦嬉员苊獗砻骐娮鑼?duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

介質(zhì)損耗角正切試驗(yàn)是檢測(cè)絕緣缺陷的有效方法。在試驗(yàn)時(shí)，通過在絕緣上施加交流電壓可以檢測(cè)絕緣的損耗大小，如果電纜的絕緣出現(xiàn)老化變質(zhì)或受潮等現(xiàn)象時(shí)，通過檢測(cè)電纜電流有功分量變大的現(xiàn)象可以判斷絕緣損耗的增大。同時(shí)，因?yàn)閾p耗和有功電流以及電纜絕緣的體積均有直接關(guān)系，因此不同大小的絕緣其損耗也不同，為了排除該因素的影響，在實(shí)際中一般采用另一個(gè)指標(biāo)tgδ 來衡量。tgδ 的大小可以用很多種方法來進(jìn)行測(cè)量，其中傳統(tǒng)上一般采用西林電橋法即平衡測(cè)量法來檢測(cè)介質(zhì)損耗角正切的大小。由于技術(shù)不斷發(fā)展，出現(xiàn)了更為方便的測(cè)量方法，例如角差法就是其中的一種，它用直接測(cè)量的方式判斷電壓電流之間的夾角，從而方便的得到介質(zhì)損耗角正切的大小，正因?yàn)槿绱?，角差法在?dāng)前的介質(zhì)損耗角正切的試驗(yàn)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

泄漏電流試驗(yàn)的基本原理是通過測(cè)量直流電壓作用下電纜試品中流過的電流大小發(fā)現(xiàn)電纜中存在的絕緣缺陷問題。圖1.2表示了泄漏電流試驗(yàn)的基本原理，一般情況下，電纜絕緣的直流耐壓試驗(yàn)和泄漏電流試驗(yàn)是同時(shí)開展的，在泄漏電流試驗(yàn)中需要在試品的高壓側(cè)安裝適當(dāng)?shù)奈脖?。該試?yàn)和絕緣電阻試驗(yàn)的基本原理幾乎完全相同，所不同的就是該試驗(yàn)中用高壓整流裝置供作為直流電源，試驗(yàn)中指示電流的裝置是微安表。絕緣是否良好的指標(biāo)是依據(jù)微安表顯示的泄漏電流來反映的。

電纜絕緣在局部放電試驗(yàn)可以利用局部放電時(shí)產(chǎn)生的一系列的電、聲、光、熱等現(xiàn)象進(jìn)行檢測(cè)。主要的檢測(cè)內(nèi)容應(yīng)該包括以下幾個(gè)方面:首先應(yīng)該根據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象判斷是否有局部放電現(xiàn)象的發(fā)生即定性測(cè)量;如果有局部放電的話要能檢測(cè)出放電量的多少即定量測(cè)量，這是最重要的環(huán)節(jié);產(chǎn)生局部放電時(shí)的起始放電和熄滅的電壓值必須能靈敏的進(jìn)行檢測(cè);另外如果有局部放電的話應(yīng)該找到放電的部位。局部放電有很多試驗(yàn)方法，可以從大體上將其分為電和非電的兩大類，再進(jìn)行精確分類的話可以分為超聲波法、光側(cè)發(fā)、RIV法、射頻檢測(cè)法、脈沖電流法、DGA法、介質(zhì)損耗法、電氣檢測(cè)法等，其中電氣檢測(cè)法是當(dāng)前應(yīng)用的最廣泛的方法，能同時(shí)檢測(cè)出是否存在局部放電以及放電的強(qiáng)弱。

圖1.3為交流耐壓試驗(yàn)的原理圖。該試驗(yàn)通過檢測(cè)在交流高壓下試品的絕緣性能發(fā)現(xiàn)其中存在的缺陷和問題。國家規(guī)定如果被試電纜能夠承受工頻試驗(yàn)電壓一分鐘而不發(fā)生擊穿以及絕緣閃絡(luò)或者其他異常問題，則可以判斷該電纜絕緣良好。圖中R1的作用是限制被試電纜放電時(shí)變壓器的短路電流，使之低于允許值，并且高壓繞組的電壓梯度需低于危險(xiǎn)值;R2的作用是限制球隙放電的電流大小;調(diào)壓變壓器的作用是對(duì)試驗(yàn)電壓的幅值大小以及電壓上升和下降的速度等進(jìn)行調(diào)節(jié);試驗(yàn)變壓器的選擇方面可以使用單臺(tái)或者串級(jí)的試驗(yàn)變壓器，具體依照試驗(yàn)具體情況而定。

充油電纜的電纜油是其中重要的絕緣介質(zhì)，因此可以通過對(duì)油樣進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)以對(duì)電纜的絕緣性能有一個(gè)大致的了解。對(duì)油樣進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)其試驗(yàn)內(nèi)容有很多，有色譜分析、tgδ 測(cè)量、含水量測(cè)試、交流擊穿強(qiáng)度試驗(yàn)等等[11]。在進(jìn)行油樣試驗(yàn)時(shí)，首先要從電纜中采集油樣，而這一環(huán)是整個(gè)油樣測(cè)試中相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)，直接影響了后面的測(cè)試結(jié)果。在采集油樣時(shí)應(yīng)該本著這樣一種原則，即任何時(shí)候都不能讓灰塵和水分等雜質(zhì)進(jìn)入油樣而影響試驗(yàn)的結(jié)果，因此在采集時(shí)需要遵守相關(guān)規(guī)定并且十分謹(jǐn)慎。在采集油樣時(shí)應(yīng)該在電纜中距離供油點(diǎn)較遠(yuǎn)的那一端進(jìn)行采集，如果要采集的電纜段的兩端均有供油，則哪一邊油壓較低就應(yīng)在哪一段采集，采集出來的油樣需要進(jìn)行干燥處理并且放置于廣口瓶內(nèi)。

高電壓直流耐壓試驗(yàn)對(duì)電纜壽命的影響分析

交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜電性能優(yōu)良、制造工藝簡單、安裝方便，被廣泛采用，已成為紙絕緣電纜的替代品。按高壓試驗(yàn)的通用原則，被試品上所施加的試驗(yàn)電壓場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)模擬高壓電器的運(yùn)行狀況。這對(duì)檢驗(yàn)交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜效果不明顯，而且還可能產(chǎn)生負(fù)作用，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

(1) 交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜在交、直流電壓下的電場(chǎng)分布不同。交聯(lián)聚乙烯絕緣層是采用聚乙烯經(jīng)化學(xué)交聯(lián)而成，屬整體型絕緣結(jié)構(gòu)，其介電常數(shù)為2.1~2.3，受溫度變化的影響較校在交流電壓下，交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣層內(nèi)的電場(chǎng)分布是由介電常數(shù)決定的，即電場(chǎng)強(qiáng)度是按介電常數(shù)反比例分配的，這種分布比較穩(wěn)定。在直流電壓作用下，其絕緣層中的電場(chǎng)強(qiáng)度是按絕緣電阻系數(shù)正比例分配的，而絕緣電阻系數(shù)分布是不均勻的。這是因?yàn)榻宦?lián)聚乙烯電纜在交聯(lián)過程中不可避免地溶入一定量的副產(chǎn)品，它們具有相對(duì)小的絕緣電阻系數(shù)，但在絕緣層徑向分布是不均勻的，所以在直流電壓下交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣層中的電場(chǎng)分布不同于理想的圓柱體絕緣結(jié)構(gòu)，與材料的不均勻性有關(guān)。

(2) 交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜在直流電壓下會(huì)積累單極性電荷，釋放由直流耐壓試驗(yàn)引起的單極性空間電荷需要很長時(shí)間。電纜如果在直流殘余電荷未完全釋放之前投入運(yùn)行，直流電壓便會(huì)疊加在工頻電壓峰值上，電纜上的電壓值將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其額定電壓。這會(huì)導(dǎo)致電纜絕緣老化加速，使用壽命縮短，嚴(yán)重的會(huì)發(fā)生絕緣擊穿。

(3) 交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的半導(dǎo)體凸出處和污穢點(diǎn)等處容易產(chǎn)生空間電荷，但如果在試驗(yàn)時(shí)電纜終端接頭發(fā)生表面閃絡(luò)或電纜附件擊穿，會(huì)造成電纜芯線中產(chǎn)生波振蕩，危害其他正常的電纜和接頭的絕緣。交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜一個(gè)致命弱點(diǎn)是絕緣內(nèi)容易產(chǎn)生水樹枝，在直流電壓下，水樹枝會(huì)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌渲?，并形成放電，加速了絕緣水劣化，以致于在運(yùn)行工頻電壓作用下形成擊穿。

(4) 直流耐壓試驗(yàn)不能有效發(fā)現(xiàn)交流電壓作用下電纜的某些缺陷。如在電纜附件內(nèi)，在交流電壓下，絕緣機(jī)械損傷等缺陷處最易發(fā)生擊穿，在直流電壓下則不會(huì)。直流耐壓試驗(yàn)?zāi)M高壓交聯(lián)電纜的運(yùn)行工況，其試驗(yàn)效果差，并且有一定的危害性。

結(jié)束語 直流耐壓試驗(yàn)不能有效地發(fā)現(xiàn)高壓交聯(lián)聚乙烯主絕緣電纜的缺陷，因此不宜用于測(cè)試;交流耐壓試驗(yàn)是檢驗(yàn)交聯(lián)電纜絕緣質(zhì)量的有效手段。準(zhǔn)確有效的掌握電纜各部位的運(yùn)行狀況有利于提高電纜的安全運(yùn)行，減少電纜在運(yùn)行中的故障。