淺談電力電纜絕緣性試驗(yàn)

楚樹橋

中鐵電氣化局集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì)研究院 北京豐臺 100036

摘要：對于任何一種電氣設(shè)備來說，絕緣性能的高低都是決定其安全級別的重要參考依據(jù)。良好的絕緣性能無疑將為低壓電器設(shè)備提供一個更加良好的運(yùn)行環(huán)境和更加持久的電力運(yùn)行系統(tǒng)。對于低壓電器設(shè)備的絕緣性能檢測技術(shù)規(guī)范和測試方法可以有助于保障電氣設(shè)備的良好運(yùn)行。通過這些絕緣測試，我們可以更加明確低壓電器的使用指標(biāo)，確定其絕緣性能和質(zhì)量，完善整個電力系統(tǒng)。在諸多的測試項(xiàng)目和測試環(huán)節(jié)中，絕緣電阻和耐壓測試是其中兩個非常重要的指標(biāo)，關(guān)于他們的測試結(jié)果對于整個低壓電器的運(yùn)行來說具有非同一般的意義。

關(guān)鍵詞：電力電纜；絕緣性；試驗(yàn)

1導(dǎo)言

隨著人們生活和工作對電力供電系統(tǒng)的依賴性增大，供電安全起著重要的作用。在供電系統(tǒng)中，電力電纜作為電力系統(tǒng)的組成部分，支持整個供電系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)。電力電纜測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，發(fā)生故障的原因可以多種多樣。確保電力電纜運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，避免各種原因產(chǎn)生的不同類型的故障。

2電力電纜測試電纜故障原因

電纜線路的改造、大修、新建竣工以及一年一度的預(yù)防性試驗(yàn)時，一般要先進(jìn)行絕緣電阻的測試。判斷電纜線路絕緣體好壞，日常檢測和故障處理。在所有電力電纜故障中，電力電纜在交接試驗(yàn)、預(yù)防性試驗(yàn)或耐壓試驗(yàn)前由于電纜損傷沒有被及時發(fā)現(xiàn)，運(yùn)行時間長久之后就會對電力電纜的正常運(yùn)行造成影響。電力電纜測試電纜故障通常情況下，主要分為斷路和短路故障兩種。當(dāng)前為了能夠?qū)﹄娏﹄娎|故障進(jìn)行詳盡區(qū)分，主要可以分為以下幾個方面：

2.1機(jī)械損傷引起的電力電纜故障比例最大，有時候可能使得測試結(jié)果很大的誤差。產(chǎn)生的原因有直接受到震動或者是沖擊性負(fù)荷的外力損壞、安裝時的損壞（導(dǎo)致電纜的絕緣包皮出現(xiàn)損傷）和自然力造成的損壞，對電力電纜運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性具有較為重要的影響。對于較短的電纜，有時甚至造成錯誤判斷。避免防水設(shè)計(jì)不合理，材料選擇不當(dāng)，機(jī)械強(qiáng)度不符合要求等設(shè)計(jì)原因造成電力電纜故障。

2.2絕緣受潮主要是中間接頭和終端結(jié)構(gòu)密封不良或安裝不合理造成，給判斷電纜絕緣體內(nèi)是否存在缺陷帶來較大困難。由于電力電纜是大電容電力設(shè)備，對于一些特殊環(huán)境中的電力電纜，電纜絕緣電阻的測量值一般只作為判斷電纜絕緣狀況的參考。因?yàn)槠湓谶\(yùn)行過程中容易受到外界環(huán)境因素的影響，影響電纜絕緣電阻測量。電力電纜絕緣老化速度加快，影響電纜絕緣電阻測量。出現(xiàn)絕緣開裂、穿孔以及絕緣性能下降等故障，影響電纜絕緣電阻測量。

2.3在電力電纜運(yùn)行過程中，過電壓主要由電纜內(nèi)部過電壓和雷擊過電壓造成。由于受到外部大氣或者是內(nèi)部過壓因素影響，大部分電壓將加在與缺陷相聯(lián)的未損壞部分上。導(dǎo)致絕緣擊穿，測試結(jié)果受影響。在實(shí)際的管理工作中，設(shè)計(jì)和安裝的原因也是不可避免。應(yīng)嚴(yán)格地按技術(shù)規(guī)范、測試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)，按照規(guī)范施工。判別電纜運(yùn)行狀況、絕緣程度的優(yōu)劣，避免在潮濕的氣候條件下制作接頭。

2.4由于電力電纜運(yùn)行時間長，所以絕緣電阻的測量對于檢查電纜絕緣受潮、臟污或存在局部缺陷是非常靈敏的。部分電力電纜運(yùn)行線路比較隱蔽，不作為鑒定電纜是否能夠繼續(xù)運(yùn)行的主要依據(jù)。在電力電纜實(shí)際運(yùn)行過程中，陰雨潮濕天氣或電纜頭本身臟污、受潮對電纜絕緣電阻有較大的影響。為了能有效提升電力電纜測試工作效率減少電纜故障，要預(yù)先在陰雨天氣或下雨后故障處理時對電力電纜進(jìn)行搖測絕緣電阻、直流耐壓試驗(yàn)以及泄漏電流的等測試。

3絕緣質(zhì)量評價

3.1絕緣電阻

絕緣電阻是設(shè)置在兩極之間用來隔絕低電壓設(shè)備電源接觸的設(shè)備結(jié)構(gòu)。如果兩個電極在通電后，出現(xiàn)了漏電情況，那就說明他們之間存在著絕緣電阻。絕緣電阻是否能夠正常起作用與很多因素有關(guān)，比如絕緣電阻材料絕緣性能的好壞，很明顯，使用優(yōu)質(zhì)的絕緣性能材料所產(chǎn)生的電阻效果也較為明顯，劣質(zhì)的絕緣性能材料則阻礙電阻效果的呈現(xiàn)。再比如絕緣材料的保存程度。如果絕緣材料保存不夠完好，且有受潮等情況，那么絕緣電阻就會下降，反之絕緣效果就會上升。

3.2耐壓測試

從理論層面來看，不同條件下的所測量出來的絕緣電阻值的大小會有所差異，因此，為了減少耐壓測試的誤差，我們應(yīng)該選擇較為穩(wěn)定的環(huán)境來進(jìn)行絕緣電阻的耐壓測試。比如在較為適宜的濕度和溫度環(huán)境中，選擇合適的絕緣材料，來進(jìn)行測試。

只有這樣，才能夠減少絕緣測試的誤差，使得用戶的用電系統(tǒng)更加安全和穩(wěn)定。同時，為了保證測試結(jié)果的可靠性和可比性，可以采用多組對比測試的模式，通過改變不用的濕度、溫度、環(huán)境等因素來進(jìn)行多次測試，最終得出具體的測試結(jié)果，確定絕緣效果如何，從而為生產(chǎn)更好的絕緣產(chǎn)品提供技術(shù)支持。

4泄漏電流及直流耐壓試驗(yàn)

泄漏電流試驗(yàn)是測量電纜在直流電壓作用下，流過被試電纜絕緣的持續(xù)電流，從而有效地發(fā)現(xiàn)電纜的絕緣缺陷。測量泄漏電流與測量絕緣電阻在原理上是相同的，不同的只是測量泄漏電流時所用的直流電壓較高，能發(fā)現(xiàn)一些用兆歐表測量絕緣電阻所不能發(fā)現(xiàn)的缺陷，如尚未貫通兩電極的集中性缺陷等。通常，泄漏電流的測量是與電纜直流耐壓試驗(yàn)同時進(jìn)行的，有時也在降低試驗(yàn)電壓的情況下單獨(dú)測量。在對電纜進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)時，不僅看達(dá)到耐壓時間時的泄漏電流值，而且要全面觀察，旋轉(zhuǎn)調(diào)壓器必須緩慢、勻速，電壓升高的時候泄漏電流也隨之升高，但稍有停頓，泄漏電流就會大幅下降，這是正常的現(xiàn)象，如果停止升壓，泄漏電流值還不減小，就說明電纜可能存在缺陷。

5電纜的交流耐壓試驗(yàn)

5.1交流耐壓試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

按高壓試驗(yàn)的通用原則，被試品上所施加的試驗(yàn)電壓場強(qiáng)應(yīng)模擬高壓電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況，直流耐壓試驗(yàn)對交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜存在局限性，而且還可能產(chǎn)生負(fù)作用，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

5.1.1交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣層在直流和交流電壓下，內(nèi)部電場分布情況完全不同。在直流電壓下，電場按絕緣電阻系數(shù)呈正比例分配，而XLPE絕緣材料存在電阻系數(shù)不均勻性，導(dǎo)致在直流電壓下電場分布的不均勻性。

5.1.2交聯(lián)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(yàn)引起的單極性空間電荷需要很長時間。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。

5.1.3交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的一個致命弱點(diǎn)是其絕緣內(nèi)容易產(chǎn)生水樹枝，在直流電壓，水樹枝會迅速轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌渲Γ⑿纬煞烹?，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。

5.1.4直流耐壓試驗(yàn)不能有效地發(fā)現(xiàn)在交流電壓作用下電纜的某些缺陷。

5.2電纜試驗(yàn)的發(fā)展

在1980年左右，國外電力部門發(fā)現(xiàn)了直流耐壓試驗(yàn)對橡塑絕緣是無效的且具有危害性。1997年國際大電網(wǎng)會議（CIGRE）發(fā)表《高壓擠包絕緣峻工驗(yàn)收試驗(yàn)導(dǎo)則》（30～300Hz及試驗(yàn)電壓標(biāo)準(zhǔn)），在全世界范圍內(nèi)廣泛推廣應(yīng)用。我國在20世紀(jì)90年代中期已開始并關(guān)注此問題，并頒發(fā)了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：Q/CSG10007-2004中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》。

6結(jié)論

總之，直流耐壓試驗(yàn)對交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜存在局限性，而且還可能產(chǎn)生負(fù)作用，在工程上，存在著很多舊電纜駁接新電纜的情況，使用直流耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)電壓很高（達(dá)到35kV）擊穿或者破壞舊電纜的風(fēng)險較高。交流耐壓試驗(yàn)由于試驗(yàn)電壓較低（交接試驗(yàn)21.75kV，預(yù)試13.92kV）不能用來檢查正常絕緣的絕緣水平所以在現(xiàn)實(shí)中，遇到這樣的情況下，大多數(shù)還是選擇使用直流耐壓試驗(yàn)。

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