关键词：超低频 耐压试验 电力系统
一.概述
随着城网改造工程的开展，城市整体规划的布置，越来越多的交联聚乙烯电缆取代了架空输电线路形成了城市配电网络。交联电缆的作用越来越突出，为城市电网的安全可靠运行提供了保障。今年以来，道路改造、棚户区改造、新建小区的规划等都有大量的交联电缆投入使用。电缆的竣工验收试验就显得非常重要，因此应该采用科学有效的试验方法对电缆进行整体验收，科学分析评价电缆存在的问题，及时发现隐患，确保电缆的安全运行，延长电缆的使用寿命。
二.交联电缆的基本情况介绍
交联聚乙烯电缆具有十分优越的电性能，耐腐蚀，不受温度的影响。交联电缆是固态绝缘的代表产品，聚乙烯树脂本身是一种常温下电性能极优的绝缘材料，用辐照或化学方法对它进行交联处理，使其分子由原来的线型结构变成网状立体结构，从而改善材料在高温下的电性能和机械性能。用这种材料作高压电缆的绝缘可以不用绝缘油之类的液体，是一种干式绝缘结构。它适用于10kV及以上的电压等级的输电线路，使用场合十分广泛。我局现在运行的10kV电缆是交联聚乙烯电缆，取代了传统的油纸型电缆。交联聚乙烯电缆具有良好的耐热性能和机械性能。由于耐热性能好，其正常温度达900，同一导体截面时，载流量高。近几年，交联电缆发展速度很快，电压等级逐步提高，交联电缆是今后电缆发展的主要方向。
三.直流耐压试验在电缆试验中的使用
油纸电缆在系统中运行了较长时间，针对油纸电缆我们的试验方法是采用直流耐压试验和泄漏电流测量。在规程中规定直流耐压试验采用负极性电压输出，施加在导体线芯上。直流耐压试验技术在传统的电缆试验方面发挥了其应有的作用，对发现电缆受潮，局部空隙缺陷都比较灵敏，通过测量泄漏电流的大小，能够反映出受潮的程度。当绝缘有局部缺陷时，将引起局部电场畸变，绝缘中的水分集中与局部缺陷区，从而易于发现绝缘局部缺陷。随着交联电缆的问世，越来越多的推广使用，直流耐压试验已不能适应交联电缆试验的需要，不能满足交联电缆试验要求，不能符合交联电缆的实际运行工况。不利于电缆的安全运行，国际大电工委员会推荐应用交流耐压试验技术来完成交联电缆的试验任务。
四.直流耐压试验的缺点
一是高压试验技术的一个通用原则，试品上所施加的试验电压场强必须模拟高压电器的运行工况。高压试验得出的通过或不通过的结论要代表高压电器中的薄弱点是否对今后的运行带来危害。这就意味着试验中的故障机理应与电器运行中的机理有相同的物理过程。
二是直流电压下，其绝缘层中的电场强度是按绝缘电阻系数而成正比例分配的，即取决于材料的体积电阻率。而交流电压下的电场分布取决于各介质的介电常数，特别是在电缆终端头、接头盒等电缆附件中的直流电场强度的分布和交流电场强度的分布完全不同。而且直流电压下绝缘老化的机理和交流电压下的老化机理不相同。直流耐压试验不能模拟交联聚乙烯电缆的运行工况。
三是交联聚乙烯电缆在直流电压下会产生“记忆”效应，存储积累单极性残余电荷，一旦有了由于直流耐压试验引起的“记忆性”需要很长时间才能将这种直流偏压释放。电缆如果在直流残余电荷未完全释放之前投入运行，直流偏压便会叠加在工频电压峰值上，使得电缆上的电压值远远超过其额定电压，从而有可能导致电缆绝缘击穿。
四是直流耐压试验时，会有电子注入到聚合物介质内部，形成空间电荷，使该处的电场强度降低，从而难于发生击穿。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆交联聚乙烯电缆的半导体凸出处和污秽点等处容易产生空间电荷，但如果在试验时电缆终端头发生表面闪络或电缆附件击穿，会造成电缆芯线上产生波振荡，在已积聚空间电荷的地点，由于振荡电压极性迅速改变为异极性，使该处电场强度显著增大，可能损坏绝缘造成多点击穿。
五是交联聚乙烯电缆致命的一个弱点是绝缘内部易产生水树枝，一旦产生水树枝，在直流电压下会迅速转变为电树枝，并形成放电，加速了绝缘劣化，以致于运行后在工频电压作用下形成击穿。而单纯的水树枝在交流电压下还能保持相当的耐压位，并能保持一段时间。
在实践中表明，直流耐压试验不能有效发现交流电压作用下的某些缺陷。如在电缆附件内，绝缘若有机械损伤或应力锥错放等缺陷。在交流电压下绝缘最易发生击穿的地点在直流电压下往往不能击穿。直流电压下绝缘击穿处往往发生在交流工作条件下绝缘平时不发生击穿的地点。
五.交流耐压试验应用
一是鉴于直流耐压试验不利于发现电缆存在一些缺陷，不能反映实际运行状况，还存在着直流耐压试验后，投运不久就发生绝缘击穿事故。国际大电网会议研究委员会和IEC新的工作项目不推荐采用直流耐压试验作为交联聚乙烯电缆的竣工试验，运行经验也证明了这一点。随着试验设备的日趋完善，使得交联聚乙烯电缆的现场耐压试验成为可能。交流耐压试验在竣工验收试验中有重要作用，能够检查出电缆敷设及附件安装是否正确。电缆在运输、搬运、存放、敷设和回填的过程中，电缆都有可能受到意外伤害，这时只有通过交流耐压试验来进行检查，查找出缺陷部位，避免电缆故障的发生。达到验收试验的目的。
二是超低频交流耐压试验的可行性。随着交联聚乙烯电缆的工艺水平的不断提高，竣工验收试验标准更加严格，既然直流耐压试验不能模拟交联电缆的运行场强状态，不能达到我们所期望的检验效果，自然就应该转向用交流耐压试验来考核交联电缆的敷设和附件的安装质量，但由于受电缆线路电容很大在工频电压下或近工频电压试验设备所需容量很大，设备笨重，不利于现场的试验，现场的条件不具备。
三是高压交联电缆交流耐压。66kV以上的交联聚乙烯电缆电压等级高，制作工艺要求更高，检查的标准更严格。它不但考虑主绝缘的绝缘水平，还要考核电缆护套的好坏程度，还要清楚电缆的运行情况。针对66kV以上交联电缆我们采用变频谐振技术进行电缆主绝缘的检查，来检验电缆的施工质量、敷设水平，我局66kV电缆已运行了五个线路，在竣工验收试验时我们针对直流耐压试验电缆存在的缺点，采用了近工频的变频谐振交流耐压试验很好的进行了检查验收。经过实践表明，超低频交流耐压在66kV电缆试验中，由于试验设备无法达到试验电压的需要，66kV以上电压等级的电缆不宜应用超低频技术。66kV以上电压等级场强更高，绝缘材料的选用上比10kV交联电缆干式交联工艺更高，三层挤出工艺及超净材料使用使绝缘材料性能大幅度的提高，在预试定检时必须加强对电缆外护套的检查，检查是否损坏，是否影响到电缆的长期运行。把交流试验技术应用到定期检查工作中，把缺陷及时的诊断出来，避免电缆存在缺陷给安全运行带来危害。
六．小结
超低频耐压试验技术的应用，提高了交联电缆的试验水平。从使用情况看，解决了直流耐压试验所带来的危害，符合交联电缆的实践工况。是10kV交联电缆的主要试验技术，它即能在竣工验收时进行，也能在正常预试周期进行定期检查，超低频耐压技术取代直流耐压对10kV交联电缆进行试验是今后一个时期来的主要方向，我们要不断加强试验技术的研究，吸取更加科学完备试验技术，为保证设备健康运行继续做出贡献。
参考文献：
[1]徐丙垠，李胜祥，陈宗军.电力电缆故障探测技术[M].北京:中国机械出版牡，2001.
[2]刘明生,电力电缆故障的测寻[M].北京:中国冶金工业出版社，1985.
[3]于景丰，赵锋.电力电缆实用技术[M].北京:中国水力出版社，2003.
论文作者:黄延臻
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 20期
论文发表时间:2020/3/16
标签：电缆论文; 交联论文; 耐压论文; 聚乙烯论文; 电压论文; 低频论文; 电场论文; 《当代电力文化》2019年 20期论文;