鐵路客專高壓電纜交接預(yù)防性試驗

王國平

摘 要：文章通過對客專牽引變電所的27.5 kV單芯膠聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的交接預(yù)防性試驗，及時發(fā)現(xiàn)電纜隱患或故障，確保設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：電纜；誤區(qū)原因；試驗項目；試驗方法；優(yōu)缺點

中圖分類號：TM206 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）14-0089-02

1 電力電纜的分類及應(yīng)用

1.1 分類

電力電纜有多種類型，早期在6～35 kV系統(tǒng)中使用油浸紙絕緣電纜，110 kV以上系統(tǒng)采用高壓充油電纜，目前各電壓等級廣泛使用橡塑電纜。電纜：聚氯乙烯絕緣；交聯(lián)聚乙烯絕緣；乙丙橡皮絕緣

1.2 電力電纜在客專變電所的應(yīng)用

目前，石武客專牽引變電所廣泛使用27.5 kV單芯膠聯(lián)聚乙烯絕緣電纜代替架空線。使用的地點：上網(wǎng)點接觸網(wǎng)開關(guān)至GIS開關(guān)柜；牽引變壓器低壓側(cè)至GIS開關(guān)柜；自用變壓器進(jìn)線側(cè)至GIS開關(guān)柜。

2 電力電纜與架空線相比的優(yōu)缺點

2.1 優(yōu)點

①供電可靠，不受外界影響。不會產(chǎn)生雷擊、風(fēng)害、掛冰、鳥害造成架空線短路故障。②占地面積小，地下敷設(shè)不占地面空間。③維護(hù)工作量小，無需頻繁的巡視檢修。④電纜的電容大，有利于提高功率因數(shù)。

2.2 缺點

①成本高，價格貴（約為架空線路的10倍）。②故障難查找，處理時間長。③機(jī)械損傷、鉛包腐蝕、過熱老化陷等。④新敷設(shè)電纜過程中要配合。⑤制作終端頭或中間頭之前先試驗。⑥電纜竣工時要做交接試驗。

3 橡塑電纜交接試驗項目

依據(jù)《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50150-2006）規(guī)定，27.5 kV單芯電力電纜（橡塑）交接時要做以下試驗：①測量絕緣電阻；②交流耐壓試驗；③測量金屬屏蔽層與導(dǎo)體電阻比。

4 目前交接試驗存在誤區(qū)

目前，27.5 kV單芯電力電纜交接試驗時易產(chǎn)生的誤區(qū)：①直流耐壓試驗可替代交流耐壓試驗。直流耐壓試驗=破壞性試驗。②空載24 h的試驗可替代交流耐壓試驗。空載24 h效果值得懷疑。

5 不做直流耐壓試驗原因

5.1 試驗等效性差

直流耐壓試驗時，輸出直流電壓，而電纜實際在交流電壓下運(yùn)行，因此，不能模擬電纜的運(yùn)行工況，無法做為判斷電纜絕緣好壞的依據(jù)。

5.2 殘余電荷高放電難

電纜在直流電壓下會存儲積累電荷。電荷需長時間放出。如果電荷未完全釋放前投入運(yùn)行，殘存電荷便會疊加在工頻電壓峰值上，導(dǎo)致電纜絕緣擊穿。

5.3 對水樹枝發(fā)展影響大

電纜致命的一個弱點是絕緣易產(chǎn)生水樹枝，一旦產(chǎn)生水樹枝，在直流電壓下會迅速轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌渲?，并形成放電，以致于運(yùn)行后在工頻電壓下形成擊穿。而單純的水樹枝在交流電壓下還能保持相當(dāng)?shù)哪蛪褐担谙喈?dāng)長時間內(nèi)不被擊穿。實踐也證明，直流耐壓試驗不能有效發(fā)現(xiàn)交流電壓作用下的某些缺陷，在交流電壓下絕緣最易發(fā)生擊穿的地點，在直流電壓下往往不能擊穿。所以不推薦采用直流耐壓試驗作為交聯(lián)聚乙烯電纜的竣工試驗，而改用交流耐壓試驗。

6 電纜交接試驗項目

6.1 電纜交接試驗項目1——測量絕緣電阻

測量電纜主絕緣電阻方法：①試驗前要將電纜充分放電；②將L連接導(dǎo)體，G接屏蔽，E接鋼鎧并接地；③試驗完畢充分放電。如圖1所示：

6.2 電纜交接試驗項目2—交流耐壓試驗

6.2.1 1Hz超低頻耐壓試驗

原理：由于電纜為容性負(fù)載，需要很大的試驗容量S=2？仔fCU2S kVA

式中：C為被試電纜電容量μf/km；U為試驗電壓kV；f為工頻頻率，我國為50 Hz。

優(yōu)點：①0.1 Hz超低頻正弦波耐壓試驗設(shè)備消耗功率小，是50 Hz耐壓試驗設(shè)備的1/500。②0.1 Hz超低頻正弦波耐壓試驗設(shè)備的輸出電壓較高，目前已有250 kV交流輸出試驗設(shè)備，可用于更高等級電壓系統(tǒng)。③由于輸入功率小，設(shè)備的尺寸和重量也小，均為兩件或三件式便攜設(shè)計。0.1 Hz超低頻正弦波耐壓試驗設(shè)備可試驗較長的電纜（電容較大）。

6.2.2 變頻諧振試驗

變頻諧振試驗（30～300 Hz）——輸出電壓很高，目前高壓電纜及附件最好的試驗方法，適于110 kV及以上電壓等級使用，這種試驗方法已列入新標(biāo)準(zhǔn)IEC 62067和=GB 50150-2006《電氣裝置安裝工程 電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)》 ——110 kV采用1.7 U0。變頻串聯(lián)諧振技術(shù)的原理，如圖2所示：

系統(tǒng)組成：由變頻電源，勵磁變壓器，諧振電抗器，分壓器及試品組成。

當(dāng)回路頻率f=1/2 π√LC 時，回路產(chǎn)生諧振，此時試品上的電壓是勵磁變高壓端輸出電壓的Q倍。Q為電壓諧振倍數(shù)，一般為幾十到一百以上。先通過調(diào)節(jié)變頻電源的輸出頻率使回路發(fā)生串聯(lián)諧振，再在回路諧振的條件下調(diào)節(jié)變頻電源輸出電壓使試品電壓達(dá)到試驗值。由于回路的諧振，變頻電源較小的輸出電壓就可在試品CX上產(chǎn)生較高的試驗電壓。

變頻串聯(lián)諧振試驗結(jié)果判斷：交聯(lián)電纜交流耐壓中，絕緣不發(fā)生閃絡(luò)、擊穿，交流耐壓后測量絕緣電阻與交流耐壓之前比較無明顯變化，說明沒造成絕緣損傷，試驗合格。

變頻串聯(lián)諧振技術(shù)的優(yōu)點：①變頻串聯(lián)諧振是諧振式電流濾波電路，能改善電源波形畸變，獲得較好的正弦電壓波形，有效防止諧波峰值對被試品的誤擊穿。②變頻串聯(lián)諧振工作在諧振狀態(tài)，當(dāng)被試品的絕緣點被擊穿時，電流立即脫諧，回路電流迅速下降為正常試驗電流的數(shù)1/10。發(fā)生閃絡(luò)擊穿時，因失去諧振條件，除短路電流立即下降外，高電壓也立即消失，電弧即可熄滅。③適用于高電壓、大容量的電力設(shè)備的絕緣耐壓試驗。

變頻串聯(lián)諧振技術(shù)的缺點：膠聯(lián)電纜交流耐壓，只要絕緣不發(fā)生閃絡(luò)、擊穿就判為合格，這樣發(fā)現(xiàn)不了絕緣的發(fā)展性缺陷。開展電纜熱成像測溫或電纜溫度的在線監(jiān)測，應(yīng)是今后監(jiān)測電纜絕緣缺陷的發(fā)展方向。

7 較先進(jìn)的運(yùn)行維護(hù)措施

①在線測試局部放電技術(shù)；②電纜及電纜附件軸向溫度分布及變化光纖監(jiān)測技術(shù)；③電纜隧道火災(zāi)、油壓、排水、通風(fēng)集中控制監(jiān)護(hù)。

8 結(jié) 語

本文主要通過對石武高鐵交接驗收前后，以及開通運(yùn)營到現(xiàn)在，對高鐵運(yùn)行以來在高壓電纜出現(xiàn)的問題進(jìn)行反思，為今后施工和接受單位為牽引供電需要運(yùn)用電力電纜需要注意的事項，為施工和設(shè)備接受單位提供幫助，避免不良的電纜投入運(yùn)營，確保供電設(shè)備正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB 50150-2006，電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)[S].