美狮贵宾会

220kV交联聚乙烯电缆现场交流耐压试验钟聪，陈洪波（四川电力试验研究院，四川成都　610072）

　　随着国民经济的生长以及城网供电电压品级的提高，交联聚乙烯绝缘电力电缆（XLPE）以其合理的工艺和结构，优良的电气性能和清静可靠的运行特点，在海内外获得越来越普遍的使用。尤其在高压输电领域更取得了重大的希望。与充油电缆相比，交联电缆敷设装置利便，运行维护简朴，不保存油的淌流问题。可是，近年来的运行和研究批注，交联聚乙烯电缆的绝缘在运行中易爆发树枝化放电，造成绝缘老化破损，严重地影响了交联聚乙烯绝缘电力电缆的使用寿命。因此，充分熟悉交联电缆的绝缘特征，实时有用地发明和预防绝缘中保存的某些缺陷，对包管装备以致系统的清静运行具有十分主要的意义。叙述了影响交联电缆绝缘的主要因素以及电缆的交接试验原理，以为在现场对交联电缆实验交流耐压试验是须要和可行的。
1　影响绝缘的主要因素
　　交联电缆内部保存的绝缘缺陷易爆发树枝化放电征象，其效果影响电缆的绝缘性能。树枝化放电据其形态和天生气理差别主要分为电树枝和水树枝。
1．1　电树枝
　　主要是由于绝缘内部放电爆发的细微开裂，形成细小的通道，其通道内空，管壁上有放电爆发的碳粒痕迹。分枝少而清晰，呈冬天的树枝状。电树枝按爆发的机理分为以下几种类型：
　　1）由于机械应力的破损使交联聚乙烯绝缘爆发应变造成气隙和裂纹，引发电树枝放电；涤ασ环矫媸怯捎诘缌Φ缋律⒎笊柙诵兄胁豢勺柚沟赝淝⒗斓韧饬Ρ⒂α，另一方面是由于电缆在运行中电动力对绝缘爆发的应力。
　　2）气隙放电造成电树枝的生长。现代的生产工艺只管可以消除交联电缆生产线中某些宏观的气隙，但仍有1～10μm或少量的20～30μm的气隙形成的微观多孔结构。多孔结构中的放电形式主要以电晕放电为主。通道中的放电所爆发的气体压力增添，导致了树枝的扩展和形状的转变。
　　3）场致发射效应导致树枝性放电。在高电场作用下，电极发射的电子由于隧道效应注入绝缘介质，电子在注入历程中获得足够的动能，使电子一直地与介质碰撞引起介质破损，导致树枝放电。
　　4）缺陷。缺陷主要是导体屏障上的节疤和绝缘屏障中的毛刺以及绝缘内的杂质和空穴。这些缺陷使绝缘内的电场集中，局部场强提高。引起场致发射，导致树枝性放电。
1．2　水树枝
　　主要是由于水分浸入交联聚乙烯绝缘，在电场作用下形成树枝状物。水树枝的特点是引发树枝的逍遥含有水分，且在较低的场强下爆发。水树枝的爆发，将会使介质消耗增添，绝缘电阻和击穿电压下降，电缆的寿命显着缩短。现在海内外对水树枝的生长研究尚不完善。一样平常以为，水树枝的生长历程有以下几种形式：
　　1）剩余应变使水树枝增添。当电缆在外加电压下，若绝缘中含有水分，导体周围的绝缘质料中剩余的应变就会增添，而应变较大的局部区域便会天生水树枝。
　　2）电场下的化学作用生长了水树枝。
　　3）电泳与扩散力的作用使水树枝生长。介质电泳可以以为是不带电荷的，可是已经极化的粒子或分子在畸变的电场中运动，若绝缘中含有带水分的杂质，这些杂质会向导电线芯周围的高电场区群集。这一区域的温度相对偏高，水分因此而膨胀，形成较大的压力，使间隙扩大，引起水树枝的扩大和生长。
　　电树枝往往在绝缘内部爆发细微开裂，形成细小的通道，并在放电通道的管壁上爆发放电后的碳化颗粒。水树枝的爆发，将会使介质消耗增添，绝缘电阻和击穿电压下降。因此，电缆中的电树枝和水树枝对电缆的电气性能将会带来严重的故障隐患。
2　电缆试验
　　为了包管电缆清静可靠运行，有关的国际标准对电缆的种种试验做了明确的划定。主要试验项目包括：丈量绝缘电阻、直流耐压和泄泄电流。其中丈量绝缘电阻主要是磨练电缆绝缘是否老化、受潮以及耐压试验中袒露的绝缘缺陷。直流耐压和泄泄电流试验是同步举行的，其目的是发明绝缘中的缺陷。可是近年来海内外的试验和运行履历证实：直流耐压试验不可有用地发明交联电缆中的绝缘缺陷，甚至造成电缆的绝缘隐患。德国Sechiswag公司在1978～1980年41个回路的10kV电压品级的XLPE电缆中，爆发故障87次；瑞典的3kV～24．5kV电压品级XLPE电缆投运凌驾9000km，爆发故障107次，海内也曾多次爆发电缆事故，相当数目的电缆故障是由于经常性的直流耐压试验爆发的负面效应引起。因此，海内外有关部分普遍推荐接纳交流耐压取代古板的直流耐压。
IEC62067／CD要求关于220kV电压品级以上的交联电缆不允许直流耐压。
　　研究批注，直流耐压试验时对绝缘的影响主要体现在：
　　1）电缆的局部绝缘气隙部位由于游离爆发的电荷在此形成电荷积累，降低局部电场强度，使这些缺陷难以发明。
　　2）试验电压往往偏高，绝缘遭受的电场强度较高，这种高电压对绝缘是一种损伤，使原本优异的绝缘爆发缺陷，并且，按期性的预防性试验使电缆多次受到高压作用，对绝缘的影响形成积累效应。
　　3）试验时，其电场漫衍是按体积电阻漫衍的，与缘状态。
　　4）交联电缆绝缘层易爆发电树枝和水树枝，在直流电压下易造成电树枝放电，加速绝缘老化。
　　交流耐压试验由于试验状态靠近电缆的运行工况，耐压电压值较低，并且，耐压时间适当加长，更能反应电缆绝缘的状态以及发明绝缘中的缺陷。因此，海内外权威机构鼎力大举推荐XLPE电缆的交流耐压试验，取代现行的直流耐压试验。
3　交流耐压试验
3．1　试验标准
　　凭证IEC和CIGRE推荐的XLPE交流耐压试验标准，外洋现行的标准包括：
　　标准一：试验电压为1．7倍U0（额定相电压），耐压时间5min。
标准二：试验电压为U0，耐压时间24h。
　　标准三：试验电压为kU0，耐压时间1h，其中k为系数，如表1。3．2　试验装备
　　按IEC和CIGRE推荐的交联电缆交流耐压试验标准，宜于交流耐压试验的装备有：
　　1）带赔偿电抗器的试验变压器（ACTC型）：这种试验变压重视量和体积大，一样平常适用于试验室的耐压试验，现场试验险些无法使用。
　　2）可调电感式谐振系统（ACRL型）：该系统试验电压频率为50Hz，与被试电缆的运行工况一致，但因电压调解历程操作沉重，现场一样平常不宜接纳。
　　3）调频式谐振系统（ACRF型）：电感为牢靠形式，试验变压器及试验电压由调谐电源提供，频率规模为30～300Hz。ACRF型装备因体积小，重量轻，谐振频率易于调理，因而宜在现场试验中使用。
3．3　调频式串联谐振耐压试验装置的原理
图1为调频式串联谐振试验回路的原理图，试品上电压Uc和电源电压Ue的关系如下式（1）：

当调理电源频率抵达谐振状态，即X1＝Xc时，

式中　Q－谐振回路的品质因数3．4　调频式串联谐振耐压试验装置的参数特征
　　四川电力试验研究院的调频式串联谐振耐压试验装置输出电压可达820kV，输出电流4A，由瑞士BERNASCONIAG公司生产，各组件毗连如图2所示。　　输入变压器ITR：3×380V（－5％，＋10％），60A；变频柜FC：3×380V，每相40－80A，输出频率40－400Hz；输出变压器ETR：变比1：24或1：48；电抗器：4台，每台50H，4A，交流耐压水平205kV；分压器：5节高压电容器串联的情形下，分压比为6720。
3．5　试验举例
交联电缆的交流耐压试验在四川省尚未开展，现在海内也未制订响应的试验标准。为配合有关国标的制订，吸收外洋的先进手艺，积累试验履历，四川电力试验研究院首次在映秀湾发电厂渔站实验了220kV电压品级的交联聚乙烯电缆的现场交流耐压试验。试验一次乐成，赢得了电缆生产厂家和映秀湾发电厂渔站工程指挥部的好评。
　　试验接纳调频式谐振试验装置，电缆试品为瑞士BRUGG公司生产的245kV电压品级交联聚乙烯电缆，长约240m，其等效电容量约为29080pF，选择试验用电抗器为100H。经盘算，谐振回路的谐振频率[1][2]下一页