淺談工廠電纜耐壓試驗方法

婁春剛 羅雙 賀菁 何彤 薛文俊

摘 要：本文詳細對比了各種電纜耐壓試驗的常用方法，著重研究了變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗及其注意事項。

關(guān)鍵詞：交聯(lián)聚乙烯電纜；變頻串聯(lián)諧振；耐壓試驗

中圖分類號： TM247 文獻標(biāo)識碼：A

隨著工廠規(guī)模越來越大，結(jié)合用電負荷需求大、供電線路多而雜、土地資源緊張、以及人身安全的因素，更多工廠內(nèi)部普通投入使用了高壓電纜，且以交聯(lián)聚乙烯電纜（XLPE）為主要代表。交聯(lián)聚乙烯具有良好的電氣性能、耐熱性能、機械強度和耐化學(xué)特性。在電纜安裝結(jié)束、大修以及長期停用再開工前，必須要對電纜做耐壓試驗，以檢測電纜的電氣特性，保證送電的安全及成功。電纜耐壓試驗是檢測電纜電氣特性最重要的試驗。

1 進行耐壓試驗的原因

耐壓試驗是一種預(yù)防性試驗，一般產(chǎn)品在設(shè)計時考慮到了額定電壓的因素，但也要考慮發(fā)生突發(fā)狀況時的過電壓因素，過電壓會大大超過儀器的額定電壓，如果沒考慮到這些因素，儀器絕緣材料則容易發(fā)生擊穿，故必須要做耐壓試驗。

2 電力電纜耐壓試驗方法

常見的電纜耐壓試驗方法主要有直流耐壓試驗，0.1Hz超低頻耐壓、變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗等。

2.1 直流耐壓

直流耐壓試驗對油紙絕緣電纜有很大的優(yōu)點，它設(shè)備體積小、重量輕、容量小、最重要的是能夠有效發(fā)現(xiàn)故障隱患，并且不會損害電纜的絕緣，隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的油紙絕緣電纜被交流聚乙烯（XLPE）電纜所取代，但直流耐壓試驗對XLPE電纜有不同程度的損害。

（1）交流聚乙烯（XLPE）電纜結(jié)構(gòu)具有存儲積累單極性殘余電荷的能力，當(dāng)在直流試驗后，如不能有效的釋放掉直流殘余電荷，投運后在直流殘余電荷加上交流電壓峰值將可能致使電纜發(fā)生擊穿，甚至發(fā)生人員觸電的嚴重后果，這就是為什么做直流試驗后必須要放電的原因。

（2）做相同電壓等耐壓試驗，直流測試電壓是交流測試電壓的倍， 所以交流響應(yīng)就比較安全一些。

（3）水樹老化一直是影響XLPE電纜正常運行的重要因素，根據(jù)權(quán)威統(tǒng)計，70%的XLPE電纜絕緣問題與水樹有關(guān)；而在直流電壓下水樹會快速發(fā)展成電樹，進而形成放電，加速絕緣老化，直至擊穿電纜。因此，XLPE電纜不建議進行直流耐壓試驗

2.2 振蕩電壓耐壓試驗

振蕩電壓耐壓試驗是用直流電源給電纜充電，當(dāng)達到試驗電壓后，使放電間隙擊穿而通過電感圈放電，對電纜施加一定電壓幅位、頻率為kHz級的衰減振蕩波電壓作為擠包絕緣電纜線路的竣工試驗方法有效，但與工頻電壓試驗相比，其檢查電纜主絕緣和附件缺陷的效果扔不理想，一是波的衰減厲害，難以滿足長電纜的需要；二是使局放增大，對電纜有較大傷害。

2.3 交流耐壓

交流耐壓包括0.1Hz超低頻耐壓和串聯(lián)諧振耐壓。

2.3.1 0.1Hz超低頻耐壓試驗

由于直流試驗不能有效檢驗出XLPE電纜線路的缺陷，其空間電荷又會影響其絕緣性能，而采用交流電壓試驗需要高電壓、大容量的試驗設(shè)備。0.1Hz超低頻耐壓試驗?zāi)芙鉀Q上述問題。從50Hz改到0.1Hz，理論上可以把試驗設(shè)備容量降低到1/500。這樣，0.1Hz的試驗設(shè)備就可以與和直流試驗設(shè)備一樣做到容量小、自重輕、適合現(xiàn)場使用。而且由于呼和浩特石化公司進線電壓是110kV，110kV及以上等級的線路歸國家電網(wǎng)公司管，我們只需對35kV及以下等級電壓進行試驗，故0.1Hz的耐壓試驗設(shè)備可以滿足試驗要求。值得注意的是，由于0.1Hz低頻耐壓試驗是破壞性試驗，試驗時，必須用10000伏兆歐表對試品電纜先進行絕緣電阻試驗，記錄試驗結(jié)果后方可做試驗。

2.3.2 諧振耐壓試驗

串聯(lián)變頻諧振利用勵磁變壓器激發(fā)串聯(lián)諧振回路，通過調(diào)節(jié)變頻控制器的輸出頻率，使得回路中的電抗器電感和試品電容發(fā)生串聯(lián)諧振，繼而達到用低壓電做高壓試驗的目的，諧振電壓即為試品上所加電壓，如圖1所示。

我們知道回路頻率 f=1/（2*π*）時，回路發(fā)生諧振，此時試品上的電壓是勵磁變高壓端輸出電壓的Q（Q=/R）倍，Q為系統(tǒng)品質(zhì)因素，即電壓諧振倍數(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到試驗值。由于回路的諧振，變頻電源較小的輸出電壓就可以在試品上產(chǎn)生較高的試驗電壓。

諧振耐壓試驗有以下特點：

①由于諧振電抗器和被試品電容產(chǎn)生諧振，電源只需要提供系統(tǒng)中有功消耗的部分，因此， 所需電源容量大大減小。。

②由于電容量減小，故設(shè)備的體積和重量也相應(yīng)減少，繼而成本降低。

③由于諧振電源能獲得很好的正弦波形，能改善輸出電壓的波形畸變，所以能防止了諧波峰值對試品的傷害。

諧振耐壓試驗注意事項：

①試驗設(shè)備接地點與被測物接地點在一起一同接地（否則會增大系統(tǒng)總電阻，Q值變?。?/p>

②絕緣筒架高電抗器或遠離導(dǎo)電物質(zhì)離開鐵磁物體，以免形成渦流，使Q值變小。

③電纜過短時，適當(dāng)并聯(lián)電容器。

④必須有專業(yè)人士試驗，且保證2人以上在場。

⑤必須嚴格按國家有關(guān)標(biāo)準和規(guī)程進行試驗操作。

結(jié)語

綜上所述，傳統(tǒng)的直流耐壓試驗對XLPE電纜不能準確診斷絕緣狀況，且對電纜起破壞作用，不宜使用。交流耐壓試驗更適合XLPE電纜的耐壓試驗，尤其諧振碾壓試驗特點更突出，是現(xiàn)在工廠比較常用的試驗方式。

參考文獻

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