電纜試驗直流耐壓

直流耐壓試驗是傳統(tǒng)的檢測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，這個直流電壓要求比電纜的正常工作電壓高，將這個電壓保持一段時間并且電壓值盡量恒定，如果被試電纜試樣能在這段時間經受這樣高的直流電壓而不出現擊穿的現象，則可以判定其符合要求[8]，這種試驗能夠發(fā)現絕緣嚴重的缺陷，從而及時采取措施而避免事故的發(fā)生。圖1.2為直流耐壓試驗電路原理接線圖隨著技術的不斷進步而產生了很多直流耐壓成套設備，這種新型的試驗設備是在直流耐壓的組合式設備的基礎上不斷發(fā)展起來的，技術較為先進，從而能夠很好的完成試驗任務，滿足試驗要求。 但此方法不推薦使用，具體危害下文有詳細說明。

在進行電纜的絕緣電阻測量時需要對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行測量。測量絕緣電阻的基本原理和普通電阻的測量相似，也是在試品的兩端加上一個較為穩(wěn)定的直流電壓，然后通過測量儀器將試品上流過的電流大小和時間的關系表示出來，從而經過換算可以得到電纜試樣的絕緣電阻隨時間變化的曲線，在曲線上可以得出某個特定時間的絕緣電阻值。對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量的結果。在工程實際測量之中，通常用兆歐表作為測量設備。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，在絕緣電阻測量時需要將試品接在線路端子和接地端子之間，這樣測量得到的絕緣電阻既包括體積電阻又包括表面電阻，通常可以將試樣的表面接到屏蔽端子上面以避免表面電阻對測量結果的影響。

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

圖1.3為交流耐壓試驗的原理圖。該試驗通過檢測在交流高壓下試品的絕緣性能發(fā)現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電壓一分鐘而不發(fā)生擊穿以及絕緣閃絡或者其他異常問題，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值;R2的作用是限制球隙放電的電流大小;調壓變壓器的作用是對試驗電壓的幅值大小以及電壓上升和下降的速度等進行調節(jié);試驗變壓器的選擇方面可以使用單臺或者串級的試驗變壓器，具體依照試驗具體情況而定。

介質損耗角正切試驗是檢測絕緣缺陷的有效方法。在試驗時，通過在絕緣上施加交流電壓可以檢測絕緣的損耗大小，如果電纜的絕緣出現老化變質或受潮等現象時，通過檢測電纜電流有功分量變大的現象可以判斷絕緣損耗的增大。同時，因為損耗和有功電流以及電纜絕緣的體積均有直接關系，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，在實際中一般采用另一個指標tgδ 來衡量。tgδ 的大小可以用很多種方法來進行測量，其中傳統(tǒng)上一般采用西林電橋法即平衡測量法來檢測介質損耗角正切的大小。由于技術不斷發(fā)展，出現了更為方便的測量方法，例如角差法就是其中的一種，它用直接測量的方式判斷電壓電流之間的夾角，從而方便的得到介質損耗角正切的大小，正因為如此，角差法在當前的介質損耗角正切的試驗中得到了越來越廣泛的應用。

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

充油電纜的電纜油是其中重要的絕緣介質，因此可以通過對油樣進行預防性試驗以對電纜的絕緣性能有一個大致的了解。對油樣進行預防性試驗時其試驗內容有很多，有色譜分析、tgδ 測量、含水量測試、交流擊穿強度試驗等等[11]。在進行油樣試驗時，首先要從電纜中采集油樣，而這一環(huán)是整個油樣測試中相當重要的環(huán)節(jié)，直接影響了后面的測試結果。在采集油樣時應該本著這樣一種原則，即任何時候都不能讓灰塵和水分等雜質進入油樣而影響試驗的結果，因此在采集時需要遵守相關規(guī)定并且十分謹慎。在采集油樣時應該在電纜中距離供油點較遠的那一端進行采集，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在哪一段采集，采集出來的油樣需要進行干燥處理并且放置于廣口瓶內。

高電壓直流耐壓試驗對電纜壽命的影響分析

交聯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。按高壓試驗的通用原則，被試品上所施加的試驗電壓場強應模擬高壓電器的運行狀況。這對檢驗交聯聚乙烯絕緣電纜效果不明顯，而且還可能產生負作用，主要表現在以下幾個方面:

(1) 交聯聚乙烯絕緣電纜在交、直流電壓下的電場分布不同。交聯聚乙烯絕緣層是采用聚乙烯經化學交聯而成，屬整體型絕緣結構，其介電常數為2.1~2.3，受溫度變化的影響較校在交流電壓下，交聯聚乙烯電纜絕緣層內的電場分布是由介電常數決定的，即電場強度是按介電常數反比例分配的，這種分布比較穩(wěn)定。在直流電壓作用下，其絕緣層中的電場強度是按絕緣電阻系數正比例分配的，而絕緣電阻系數分布是不均勻的。這是因為交聯聚乙烯電纜在交聯過程中不可避免地溶入一定量的副產品，它們具有相對小的絕緣電阻系數，但在絕緣層徑向分布是不均勻的，所以在直流電壓下交聯聚乙烯電纜絕緣層中的電場分布不同于理想的圓柱體絕緣結構，與材料的不均勻性有關。

(2) 交聯聚乙烯絕緣電纜在直流電壓下會積累單極性電荷，釋放由直流耐壓試驗引起的單極性空間電荷需要很長時間。電纜如果在直流殘余電荷未完全釋放之前投入運行，直流電壓便會疊加在工頻電壓峰值上，電纜上的電壓值將遠遠超過其額定電壓。這會導致電纜絕緣老化加速，使用壽命縮短，嚴重的會發(fā)生絕緣擊穿。

(3) 交聯聚乙烯絕緣電纜的半導體凸出處和污穢點等處容易產生空間電荷，但如果在試驗時電纜終端接頭發(fā)生表面閃絡或電纜附件擊穿，會造成電纜芯線中產生波振蕩，危害其他正常的電纜和接頭的絕緣。交聯聚乙烯絕緣電纜一個致命弱點是絕緣內容易產生水樹枝，在直流電壓下，水樹枝會迅速轉變?yōu)殡姌渲Γ⑿纬煞烹?，加速了絕緣水劣化，以致于在運行工頻電壓作用下形成擊穿。

(4) 直流耐壓試驗不能有效發(fā)現交流電壓作用下電纜的某些缺陷。如在電纜附件內，在交流電壓下，絕緣機械損傷等缺陷處最易發(fā)生擊穿，在直流電壓下則不會。直流耐壓試驗模擬高壓交聯電纜的運行工況，其試驗效果差，并且有一定的危害性。

結束語 直流耐壓試驗不能有效地發(fā)現高壓交聯聚乙烯主絕緣電纜的缺陷，因此不宜用于測試;交流耐壓試驗是檢驗交聯電纜絕緣質量的有效手段。準確有效的掌握電纜各部位的運行狀況有利于提高電纜的安全運行，減少電纜在運行中的故障。