电力电缆绝缘性试验

电力电缆绝缘性试验（精选6篇）

电力电缆绝缘性试验 第1篇

关键词：交联聚乙烯绝缘电缆,绝缘试验试验,分析判断

0 前言

在过去对交联聚乙烯电力电缆与油浸纸绝缘电缆都采用直流耐压试验。 但发现交联聚乙烯电力电缆在直流耐压试验后, 加速了交联聚乙烯电力电缆绝缘性能早期劣化, 大大缩短了电缆的运行寿命;所以国内外陆续制订交联电缆交流耐压试验的标准。交流耐压试验作为目前交联电缆最有效的绝缘试验方法。

1 绝缘电阻的测试

对电缆主绝缘部分的绝缘电阻测试, 其目的是为了判断电缆主绝缘是否受潮, 老化, 在耐压试验后进行绝缘电阻测试, 是判断电缆主绝缘是否存在缺陷。 绝缘电阻高表示电缆的绝缘性能良好, 交联聚乙烯绝缘电缆绝缘电阻不少于1000MΩ, 耐压试验前后, 绝缘电阻测量应无明显变化。

2 泄漏电流及直流耐压试验

2.1 试验原理

泄漏电流试验是测量电缆在直流电压作用下, 流过被试电缆绝缘的持续电流, 从而有效地发现电缆的绝缘缺陷。 测量泄漏电流与测量绝缘电阻在原理上是相同的, 不同的只是测量泄漏电流时所用的直流电压较高, 能发现一些用兆欧表测量绝缘电阻所不能发现的缺陷, 如尚未贯通两电极的集中性缺陷等。 通常, 泄漏电流的测量是与电缆直流耐压试验同时进行的, 有时也在降低试验电压的情况下单独测量。

2.2 试验步骤

( 1) 18/30k V及以下电压等级的橡塑绝缘电缆直流耐压试验电压。

按照Ut=4×U0计算。 例:8.7/15k V橡塑绝缘电缆直流耐压试验电压为35k V。

( 2) 试验时, 试验电压可分为25%, 50%, 75%, 100%4 阶段均匀升压, 每阶段停留1min, 并读取泄漏电流值, 试验电压升至规定值后维持15min, 其间读取1min和15min时泄漏电流, 测量时应消除杂散电流影响。

( 3) 泄漏电流值和不平衡系数只作为判断绝缘状况的参考, 不作为是否能投入运行的判据。

2.3 工程中的问题与分析

某工程有一条电缆, 型号为YJV22—8.7/15, 长度约有680m, 耐压前用兆欧表测量绝缘电阻, 相间及相对地能达到2500MΩ, 耐压时B相电压升到15k V就升不上去, 泄漏电流很大, 达到800 多 μA, 显然此相电缆存在问题。外观检查没发现异样, 用干布把电缆头擦拭干净, 再用兆欧表测量绝缘, 显示2500MΩ, 其后再进行一次耐压试验, 目的是检查电缆中间接头是否存在异常。 这时对其缓慢升压, 显示泄漏电流依然很大, 这时随着电压的升高, 电缆中间接头电缆处发出吱吱的声音, 同时冒烟, 最后中间接头被击穿。通过施加直流耐压及查看泄漏电流, 能够查找出此电缆的B相的中间接头存在着工艺方面的问题, 确保电缆在以后运行中的安全性。

2.4 电缆试验经验总结

在对电缆进行直流耐压试验时, 不仅看达到耐压时间时的泄漏电流值, 而且要全面观察, 旋转调压器必须缓慢、匀速, 电压升高的时候泄漏电流也随之升高, 但稍有停顿, 泄漏电流就会大幅下降, 这是正常的现象, 如果停止升压, 泄漏电流值还不减小, 就说明电缆可能存在缺陷。

3 电缆的交流耐压试验

3.1 交流耐压试验的优点

按高压试验的通用原则, 被试品上所施加的试验电压场强应模拟高压电气设备的运行状况, 直流耐压试验对交联聚乙烯绝缘电缆存在局限性, 而且还可能产生负作用, 主要表现在以下几个方面:

( 1) 交联聚乙烯电缆绝缘层在直流和交流电压下, 内部电场分布情况完全不同。在直流电压下, 电场按绝缘电阻系数呈正比例分配, 而XLPE绝缘材料存在电阻系数不均匀性, 导致在直流电压下电场分布的不均匀性。 交流电压下, 电场按介电系数呈反比例分配, XLPE为整体绝缘结构, 其介电系数为2.1~2.3, 且一般不受温度变化的影响。 因此, 在交流电压下XLPE绝缘内部电场分布是比较稳定的。

( 2) 交联聚乙烯绝缘电缆在直流电压下会积累单极性电荷, 释放由直流耐压试验引起的单极性空间电荷需要很长时间。如果在直流残余电荷未完全释放之前投入运行, 直流电压便会叠加在工频电压峰值上, 电缆上的电压值将远远超过其额定电压。 这会导致电缆绝缘老化加速, 使用寿命缩短, 严重的会发生绝缘击穿。

( 3) 交联聚乙烯绝缘电缆的一个致命弱点是其绝缘内容易产生水树枝, 在直流电压, 水树枝会迅速转变为电树枝, 并形成放电, 加速了绝缘水劣化, 以致于在运行工频电压作用下形成击穿。

( 4) 直流耐压试验不能有效地发现在交流电压作用下电缆的某些缺陷。

3.2 电缆试验的发展

在1980 年左右, 国外电力部门发现了直流耐压试验对橡塑绝缘是无效的且具有危害性。 1997 年国际大电网会议 ( CIGRE) 发表《 高压挤包绝缘峻工验收试验导则》 ( 30~300Hz及试验电压标准) , 在全世界范围内广泛推广应用。 我国在20 世纪90 年代中期已开始并关注此问题, 并颁发了相关标准:Q/CSG10007-2004 中国南方电网有限责任公司企业标准《 电力设备预防性试验规程》 。

3.3 交流耐压试验方法

交流220V或380V电源, 由变频源转换成频率、电压可调的电源, 经励磁变压器T, 送入由电抗器L和被试电缆Cx构成的高压串联谐振回路, 分压器是纯电容式的, 用来测量试验电压。变频器经励磁变压器T向主谐振电路送入一个较低的电压Ue, 调节变频器的输出频率, 当频率满足条件f=1/ (2π√LC) 时, 电路即达到谐振状态。

3.4 电缆交流试验注意

( 1) 试验设备 ( 电抗器、分压器、励磁变压器等) 应尽量靠近被试电缆头, 减少试验接地线的长度, 即减少接地线的电感量。

( 2) 采用配套供应的专用的一点接地式试验接地线。 应尽可能地短, 不要任意延长接地线的长度

( 3) 如果电缆头安装在杆塔上, 电缆的屏蔽层和非试相连接接地, 该接地线不可利用杆塔架代替, 须采用专配的接地线与变频谐振系统连成回路

(4) 试验电压大于26k V时, 必须在电抗器底部加专用绝缘底座。

(5) 电抗器不能放置在金属物体上。

4 结论

直流耐压试验对交联聚乙烯绝缘电缆存在局限性, 而且还可能产生负作用, 在工程上, 存在着很多旧电缆驳接新电缆的情况, 使用直流耐压试验, 试验电压很高 ( 达到35k V) 击穿或者破坏旧电缆的风险较高。

交流耐压试验由于试验电压较低 ( 交接试验21.75k V, 预试13.92k V) 不能用来检查正常绝缘的绝缘水平所以在现实中, 遇到这样的情况下, 大多数还是选择使用直流耐压试验。

参考文献

[1]电力工人技术等级暨职业技能鉴定培训教材.电气试验工[M].中国水利水电出版社.2009.8.

[2]中华人民共和国国家标准GB50150—2006电气装置安装工程, 电气设备交接试验标准[M].中国计划出版社, 2006.10.

橡塑绝缘电力电缆交流耐压试验分析 第2篇

自20世纪70年代以来, 我国橡塑绝缘电力电缆得到了迅速发展, 并逐步取代了常规中低压油纸绝缘电缆。在过去的交接和预防性试验中, 由于电缆线路的电容很大, 若采用工频电压试验, 必须有大容量的工频试验装置, 现场试验困难, 一般都采用直流耐压试验。无论从理论上还是实践上来说, 直流耐压试验不能有效发现交流电压作用下的某些缺陷。因此推荐使用工频 (30~300 Hz) 的交流试验方法, 通过变频谐振, 其输出的电压与容量会被放大, 电源装置的重量、体积大为减小, 提高了现场试验的实用性。

1 为何不做直流耐压试验

直流耐压试验对橡塑电缆的影响如下:电场分布在交流和直流电压下是不相同的, 直流电场分布取决于电阻率, 而交流电场分布则由介电系数决定;橡塑电缆的电阻系数既和温度有关, 又和电场强度大小有关;直流耐压试验不能发现机械损伤等缺陷;由于空间电荷的作用, 当电缆或接头在直流电压下闪络或击穿, 可能损伤正常绝缘, 造成多点击穿;由于橡塑电缆绝缘具有“记忆性”, 这个“记忆性”是由于单项应力 (直流耐压) 作用而产生的, 一旦电缆有了由于直流耐压而引起的“记忆性”, 它就需要很长时间来释放, 这种直流残压一旦使电缆运行, 直流残压就叠加在交流电压的峰值上, 产生过电压, 远远超过电缆的额定电压, 足以损坏电缆。

以上所述说明橡塑电缆不宜采用直流耐压试验, 而应采用交流耐压试验。目前都采用变频串联谐振。

2 串联谐振的原理

串联谐振的原理 (图1) :由电感与电容以及电阻串联组成, 改变回路参数或电源频率, 回路即可调谐至谐振。此时电路中的感抗与容抗相等 (XL=XC) 。回路谐振频率:, 电感中的磁场能量与电容中的电场能量相互转换, 将大于电源电压加在试品上。

3 串联谐振的主要特点

所需电源容量大大减小, 输出电压波形好, 系统具有自保护性能。

4 串联谐振装置的现场运用

变频电源控制系统:1台, 功率10 kW;电容分压器:1台, 额定电压60 kV;励磁变压器:1台, 额定容量5 kVA;电抗器:额定电压20 kV, 额定工作电流1.6 A, 电感量55 H, 共3节;补偿电容器:额定电压20 kV, 电容量10 000 pF, 1节。试验方法参照有关文献资料对电缆主绝缘作耐压试验, 应分别在每一相上进行, 其他两相导体、电缆两端的金属屏蔽或金属护套和铠装层接地, 试验接线如图2所示。

现场试验实例:某变电所1条8.7/15 kV的电缆, 截面积为240 mm2、长度为0.6 km的三相橡塑绝缘电力电缆交接试验 (该电缆1 km, 电容量为0.339μF, 试验电压为2U0=17.4 kV) 。

频率:

回路电流:

在电抗器正常工作电流范围内, 实际试验频率为48.9 Hz, 达到预期的效果, 满足45~65 Hz的频率要求。

5 试验中遇到的问题

变电所检修一般以集中性停电为主。10 kV部分停电, 一般有6~9条电缆需要进行试验, 完成1根电缆试验大约需0.5 h, 在电缆交流耐压试验上需3~5 h, 对停电指标造成影响, 工作效率低。目前变电所拥有的橡塑绝缘电缆部分在100~200 m之间, 电缆较短, 要将试验频率控制在45~65 Hz之间, 需补偿较大的电容, 有一定的难度。

6 电缆绝缘结构分析

将电缆分相耐压改为三相同时耐压, 既可减少2个试验过程, 提高工作效率, 同时相应地增加了电缆的长度。三相并联后, 电缆的长度相当于原来的3倍对电容进行补偿, 将试验频率控制在45~65 Hz之间。从三相电缆的绝缘结构简图中 (图3) 可以看出, 电缆每相主绝缘层外面都包裹着一层铜屏蔽, 铜屏蔽在耐压时处于接地状态。故可进行三相同时耐压试验, 当电缆发生故障时, 为确定故障相还必须分相单独耐压试验。电缆较长, 还需分相进行耐压试验, 不能满足三相一起试验的要求。

1电缆缆芯2电缆铜屏蔽层3电缆绝缘层

7 现场实践运用

一条8.7/15 kV, 长度为100 m, 截面为240 mm2的电缆三相短接后长度为300 m。电缆电容量0.3390.3=0.101 7μF。已知电抗器的电感量为55 H, 频率取极限值为65 Hz, 对应的电容量:C=1/w2L=1/[ (23.1465) 255]=0.109μF (C补=0.109-0.101 7=0.007 3μF) 。这时只需一节0.01μF的补偿电容, 就能将试验频率控制在45~65 Hz之间, 也比较方便。在新安江变对城北102全长为800 m的橡塑电缆进行单相交流耐压试验, 试验能正常进行, 试验频率为34.36 Hz, 满足规程规定的电源频率在30~300 Hz之间的要求, 试验设备一次侧电流为15 A。三相电缆长度相加不超过800 m, 符合三相合并试验的要求。

理论计算:XL=XC, 取f为35 Hz时, 最大电缆电容允许值为0.296μF, 与厂家提供的3240 mm2的橡塑电缆 (每千米的电容为0.37μF) 800 m为0.29μF相符。250 m以下电缆都可三相同时短接进行交流耐压试验, 如图4所示。按现有配置, 单节电抗器45~65 Hz频率内最长可试验240 mm2的电缆670 m。{1/[ (2πf) 2L]}/0.339={1/[ (23.1445) 255]}/0.339=0.67 km (f取45 Hz) 。

近几年来, 用三相同时短接进行耐压试验比较, 平均每条电缆耗时大大缩短, 其中有些电缆利用补偿电容将频率控制在45~65 Hz之间, 其他电缆均直接满足频率要求。并且与分相耐压试验相比, 耗费时间只占原来的1/3, 大大提高了电缆交流耐压试验的工作效率。

8 结语

通过实践验证, 橡塑绝缘电力电缆三相同时短接进行交流耐压试验效果显著, 能有效提高工作效率和供电可靠性。期望未来有更好的试验手段, 确保电网安全运行。

摘要：介绍了橡塑绝缘电力电缆交流耐压试验的基本原理, 并从实用的角度分析橡塑绝缘电力电缆的绝缘性能, 同时对影响交流耐压试验的各种因素进行了分析, 并以现场试验为例, 验证了现场试验的实用性。

关键词：橡塑绝缘电力电缆,交流耐压,供电可靠性,工作效率

参考文献

[1]李建民, 朱康主编.高压电气设备试验方法.中国电力出版社, 2001

[2]成永和.电力设备绝缘检测与诊断.中国电力出版社, 2001

电力变压器铁芯绝缘电阻试验 第3篇

变压器正常运行时, 是不允许铁芯多点接地的, 因为变压器正常运行中, 绕组周围存在着交变的磁场, 由于电磁感应的作用, 高压绕组与低压绕组之间, 低压绕组与铁芯之间, 铁芯与外壳之间都存在着寄生电容, 带电绕组将通过寄生电容的耦合作用, 使铁芯对地产生悬浮电位。由于铁芯及其他金属构件与绕组的距离不相等, 使各构件之间存在着电位差, 当两点之间的电位差达到能够击穿其间的绝缘时, 便产生火花放电, 这种放电是断续的, 长期下去对变压器油和固体绝缘都有不良影响。为了消除这种现象.把铁芯与外壳可靠地连接起来.使它与外壳等电位, 但当铁芯或其他金属构件有两点或多点接地时, 接地点就会形成闭合回路, 造成环流, 引起局部过热, 导致油分解, 绝缘性能下降, 严重时, 会使铁芯硅钢片烧坏, 造成主变重大事故。为了防止烧坏铁芯, 必须保证铁芯和夹件对地绝缘良好。所以定期测试铁芯和夹件绝缘电阻是非常必要的。

2 电力变压器铁芯绝缘电阻试验的方法

铁芯有外引接地线时, 可以在变压器停电时测量;铁芯没有外引接地线, 则只能在大修时测量。测量用2500V绝缘电阻表 (老旧变压器用1000V绝缘电阻表) 。如果铁芯有引出接地线, 也可在运行状况下判断铁芯是否有多点接地。用钳形电流表测量铁芯外引接地线的电流值大小;也可在接地处接人电流表。当铁芯绝缘状况良好时, 电流很小, 一旦存在多点接地, 铁芯柱磁通周围相当于有短路线匝存在, 匝内有环流。环流大小取决于故障点与正常接地点的相对位置, 即短路线匝中包围磁通多少和变压器带负荷多少有关。

3 电力变压器铁芯绝缘电阻试验结果的判断

3.1 停电测试结果判断。

绝缘电阻值与以前测试值无显著差异。220k V及以上变压器绝缘电阻通常高于500MΩ;其他变压器通常高于10MΩ。

3.2 运行中在线测试结果判断。所测电流一般小于0.1A。

3.3 通过测试铁芯和上夹件外引接地线电流值I2和I3, 可判断铁芯故障的大致部位。钳形表测量时, 须防干扰。应采用磁电式钳形电流表, 不能采用电子式钳形电流表。先把钳形表紧靠接地线读第一次值, 再钳入接地线读第二次值, 两次差值是实际电流值。

4 电力变压器铁芯故障点具体接地位置的查找

4.1 在吊罩后目测检查。若有明显的碰外壳等, 就应进行处理。

4.2 直流法检查。

把铁芯与夹件的接地片打开, 在铁轭两侧硅钢片上通入6V的直流电压, 再用直流电压表测量各级硅钢片间的电压值, 在电压值等于零或表指示反时, 一般该处是接地点, 如图1所示。

4.3 交流电流法。

在变压器低压绕组通入交流电压220V~380V, 此时铁芯中有磁通流过。若有接地故障, 用毫安表测量会有电流。用毫安表沿铁轭各级逐点测量, 毫安表指示电流为零时, 该处为接地点, 如图2所示。这种测电流法比测电压方法准确、直观。

4.4 铁芯加压法。

把铁芯的正常接地点断开, 用交流试验装置给铁芯加电压, 如果故障点接触不牢固, 在开压时会听到放电声, 按放电火花可观察故障点。在试验装置电流增大时, 电压升不上去, 无放电现象, 表明接地故障点很稳固, 此时可采用下述的铁芯加大电流法。

4.5 铁芯加大电流法。

也是把铁芯的正常接地点断开, 用电焊机装置给铁芯加电流, 其原理接线如图3所示。在电流逐渐增大, 且铁芯故障地点电阻大时, 故障点温度升高较快, 变压器油会因分解而冒烟, 能观察到故障点部位。故障点是否消除可用铁芯加压法验证。

4.6 空载试验法。测量变压器的空载损耗, 如果测出的空载损耗比原来大10k W左右, 则可判定接地故障在铁芯窗口内。

通过原理分析和许多案例分析得出以下结论: (1) 发现铁芯多点接地故障时, 可采用气相色谱法和监视接地电流, 跟踪监测。 (2) 可以通过直流法和交流法来判断铁芯故障点。 (3) 由铁芯毛刺或是浮物引起的接地故障可采用电容放电的方式, 但要注意电压的高低, 此法无需对变压器进行吊罩, 能节省断电时间, 提高供电的安全性和可靠性。 (4) 在主变压器安装和大修时, 要注意对主变压器内部的清理工作, 尤其是对铁芯槽和各间隙处要用油或氮气冲吹清理。

参考文献

[1]黄大健.电力变压器铁芯多点接地故障处理[J].广西电业, 2007, 8.

[2]殷键, 谢荣斌.变压器铁芯接地故障诊断与处理[J].贵州电力技术, 1999, 3.

[3]赵丽宁.变压器铁芯接地故障问题研究[J].科技创新导报, 2008, 11.

[4]陈松.高压硅整流变压器常见故障分析[J].科技资讯, 2012, 7.

电力电缆绝缘性试验 第4篇

电力电缆因其安全可靠、有利于美化城市、受周围自然气象因素及周围环境影响较小的特点,广泛应用于城市供电系统中。近几年来,随着中国城网改造工程的实施,交流电力电缆因其电气性能和耐热性好、传输容量大、结构轻便、安装敷设方便等优点被大量采用。高压电力电缆作为电力系统输电的重要设备,其安全运行对于电力系统的安全稳定运行有重要影响。

电缆的绝缘是电缆安全可靠运行的一项关键指标,电缆绝缘性能的好坏直接影响电力电缆的运行状况。如何准确、迅速、经济地查寻电缆绝缘缺陷成为电力运行和管理部门日益关注的问题。近年来国内外很多研究机构研究成果表明,直流试验对交联聚乙烯电缆有不同程度的损害。因此,国内外权威机构大力推荐XLPE电缆交流耐压试验,取代现行的直流耐压试验。交流耐压试验是一项破坏性试验,交流耐压比其它非破坏性试验对绝缘的检验更为严格,能有效地发现较危险的集中性缺陷。它是鉴定电缆绝缘强度最直接的方法,也是保证电气设备安全运行的一项重要的试验。在IEC标准中明确规定,额定电压150 kV以上的XLPE电缆及其附件安装后的电气试验采用交流电压试验,即施加电力系统相间电压,试验持续1 h,或施加正常运行电压,试验持续24 h。规程要求,交联电缆在敷设安装和发生故障时,必须在现场进行交流耐压试验。现有交流耐压试验的检测方法,经验和观测人员的素质等因素都会影响检测结果。事实上,即使是通过了耐压试验,也不一定没有绝缘缺陷,甚至耐压试验本身也可能留下绝缘损伤,这是现有耐压试验检测和诊断方法无法给出的。因此,研究基于交流耐压试验的电力电缆绝缘缺陷的检测新方法,具有一定的理论意义和工程实用价值。

1 电力电缆绝缘缺陷检测新方法

交流耐压试验电压比运行的电压高很多。试验电压是逐渐升高的,在达到75%试验电压之前,要求从某一低电压开始均匀而较快地升压。在调压过程中存在着一些电压和电流的暂态分量,暂态电压和电流中含有反映绝缘缺陷的更多信息。针对电力电缆交流耐压试验检测方面存在的问题,本文提出一种利用耐压试验调压过程中的暂态电压和电流进行变压器绕组绝缘缺陷的诊断方法。该方法以交流耐压试验过程中各加压阶段的暂态电压和电流为信息源,以依赖于电压和电流的判别函数为诊断依据,实施对试品有无绝缘缺陷(含严重程度)的诊断。

本文方法以相同类型电力电缆的统计数据或整定数据为参考数据库,以交流耐压试验调压过程中可测端的电压和电流为信号源(信息源),构造电力电缆绝缘缺陷的判别函数物(u,i,t)。分别生成各调压过程对应的判别函数f(u,i,t)的极值,根据每个最大值进行电缆的故障诊断。对通过了耐压试验的试品也可以诊断其是否存在绝缘损伤。本文提出的基于交流耐压试验的电缆检测方法,可以给出现有检测方法无法给出的检测和诊断结果,对通过了耐压试验的电缆的绝缘监督和状态检修具有重要的参考价值。

2 模型建立

由于仿真工具ATP和Matlab均无法提供交流耐压调压过程的仿真函数,本文推证了用于ATP交流耐压仿真的电压源表达式和处理方法。

设调压器二次侧的磁链为Ψ(t)≈n(t)φ(t),n(t)≈N0+at,其中φ(t)为主磁通;n(t)为二次侧的瞬时匝数;a为规程规定的升压速率(75%前不小于15%/ms,75%后小于2%/ms);N0为本次调压前二次侧的初始匝数;N1为本次调压结束时的二次侧匝数,则在本次调压过程中匝数从N0～N1,二次侧的电压为:

设t=0时,u2(0)=0,为简化计算过程,本文取θ=0,则u2(t)的Fourier级数为

式中:T=2π/ω;K=1,2,3…。

模拟交流耐压调压过程的电压(k=10和k=30)的仿真波形如图1、图2所示。

3 验证分析

为了验证本文检测方法的有效性和可靠性,本文建立了一个仿真模型,模拟全长5 km的500 kV XLPE电缆。为实现电缆故障类型和故障的诊断,本文在电缆模型上均匀设置了100个故障点,并挑选了9种典型的故障类型用于仿真,所用故障类型如表1所示。本文首先对每个故障点的9种故障类型进行仿真,将得到的数据作为历史数据(等价于系统历史数据库或同类设备的历史档案)。然后,把另一组给定故障位置和故障类型的仿真数据作为待识别信号(等价于实际采样信号),验证本文提出的检测方法。本文选择2种故障进行仿真,分别为在第18个故障点处发生故障3;在第40个故障点处发生故障4。仿真结果如图3和图4所示,图3和图4中坐标0～10的为x轴,0～100的为y轴,另一坐标轴为z轴,最高峰为C1,最矮峰为C2。

μF

由图3明显可以看出,在x=3,y=18时,z的值最大,这表明待识别故障与数据库中故障位置18、类型3 对应的故障最为接近。从而可以判断待识别故障发生在第18点的位置处,C1增大10倍,C2增大1 000倍。诊断结果与实际仿真设定的故障一致,从而证明了该方法的可行性。

另外,由图4可以看出,在x=6,y=18,x=9,y=18,z的值也很大,这表明待识别故障与数据库中故障位置18、故障类型6、9对应的故障也很接近,即C1增大100倍,C2增大1 000倍,和,C1增大1 000倍,C2增大1 000倍。因此可以推测,当数据库中没有与实际故障相同的故障类型时,一样可以检测待识别故障的故障类型,只是结果不太精确。

图4的诊断结果也与实际仿真设定的故障一致,验证了本文提出方法的可行性。

4 结语

电力电缆(XLPE)的交流耐压试验电压比运行电压高很多,容易发现一些绝缘缺陷。交流耐压是保证电力电缆安全运行的一项重要的试验。

本文提出了一种利用交流耐压试验调压过程中暂态电压和电流进行电缆绝缘缺陷的诊断方法。该方法以交流耐压试验过程中各加压阶段的暂态电压和电流为信息源,以依赖于电压和电流的判别函数(最小值)为诊断依据,实施对试品有无绝缘缺陷(含严重程度)的诊断。对通过了耐压试验的试品也可以诊断其是否存在绝缘损伤。仿真算列初步证实了本文方法的有效性和可行性。本文提出的检测方法并不影响现有的交流耐压试验的所有判别项目,但可以充分利用现有耐压试验提供的信息,提高检测和诊断方法的灵敏度和效率,有助于现有交流耐压试验检测和诊断方法的扩展和创新。

参考文献

[1]陈巧勇.XLPE电缆绝缘在线检测直流叠加法的研究[C]//首届长三角科技论坛——能源科技分论坛论文集.杭州:2004.

[2]王家耀.XLPE电缆绝缘故障在线测量方法的研究[D].沈阳:沈阳工业大学,2010.

电力电缆绝缘性试验 第5篇

山东省龙口市110 k V新嘉变电站新增10 kV府西线, 全程为电缆线路, 使用YJV交联聚乙烯塑料电缆, 全长2 800 m。电缆分为三段, 中间由两面环网柜连接, 为将来新增用户预留接入点, 电缆附件全部采用冷缩预制结构电缆终端、中间接头等。电缆附件安装完成后进行绝缘试验, 在电压升高到5 000 V时, L3相绝缘击穿放电。排除了电缆外部原因导致的放电后, 试图重新对电缆加压, 但除泄漏电流急剧增加外, 试验电压一直在零位左右。使用兆欧表进行绝缘检查, 发现L3相绝缘电阻已经下降为零, 确认电缆绝缘损坏。

2 电缆故障查找

2.1 分析故障类型确定查找方法

电缆在进行附件安装前做过绝缘试验, 试验结果合格, 所以排除了电缆质量及敷设过程中外力造成的电缆绝缘损坏, 该故障应为电缆制作工艺或电缆附件方面的原因, 造成了电缆绝缘强度下降不能满足试验要求。全部电缆线路由两处环网柜分隔成三段电缆线路, 通过分段试验, 确定电缆故障在第一段电缆线路内。明确故障所在的电缆段后, 便开始着手针对该段电缆进行故障点的查找。

本单位使用的电缆故障测距仪, 有两种测量电缆故障的方式:低压脉冲测量方式和脉冲电流测量方式。低压脉冲测量适合于电缆故障点阻值为200Ω以下使用。用万用表测量电缆故障相线芯与地之间电阻值, 以确认故障性质。测得电阻值为11.9 kΩ, 属高阻性故障。此电阻值远大于低压脉冲法200Ω以下的要求, 显然低压脉冲测量不能满足测量要求, 遂选用脉冲电流法进行故障点测量。

2.2 电缆故障测距仪各参数设置

首先确定适合被测电缆波速度。电缆中行波的波速度可表示为

式中S光的传播速度, 300 000 km/s;

μ电缆芯线周围介质的相对导磁系数;

ε电缆芯线周围介质的相对介电系数。

电缆中波速度只与电缆的绝缘介质性质有关, 而与导体芯线的材料及截面无关。对于油浸纸绝缘电缆, V值为160 m/s;对于塑料电缆, V值为170～200 m/s;对于橡胶电缆, V值为220 m/s。

不同绝缘材料的电缆, 有着不同的波速度, 此电缆是交联聚乙烯塑料绝缘材料, 在无电缆长度数据确认波速度的情况下, 根据以往经验, 该种材料电缆的波速度参数设置为175。

测量前设定电缆故障测距仪的测量参数为:波速度175, 范围2 800 m, 比例2∶1。

2.3 实际测量

故障点阻值只有11.9 kΩ, 使用脉冲电流法对该故障点进行测量时, 调整电缆测试高压信号发生器的输出电压为5 000 V, 对电缆进行几次脉冲放电后, 观察测距仪输出的波形, 该波形只是显示电缆全长为1 195m (电缆长度也可在进行脉冲电流法测量前, 用低压脉冲法测量) , 未出现放电波形。

考虑到可能是脉冲电压较低, 逐步提高高压信号发生器的输出电压至10 000 V, 均未出现故障波形, 从高压信号发生器电压表指针的摆动情况和电缆现有的绝缘状况来看, 电缆的故障点确已放电。考虑到故障点可能有放电延迟现象, 因此, 通过增加观察范围做进一步的观察, 可是, 增加到设备的最大值也无法看到故障波形 (本设备可测量最大距离为10 km) 。对电缆的残存电荷进行释放后, 用万用表对电缆故障点的电阻值进行测量发现, 通过几次单次放电后, 电缆故障点的电阻值明显下降, 测得电阻为7.8 kΩ。所以想通过长时间脉冲电流的放电对故障点烧蚀, 以达到使故障点电阻值下降的目的。通过一段时间放电烧蚀后发现, 故障点的电阻值在放电初期下降明显, 但经过一段时间的放电后, 电阻值的下降不再明显, 一直持续在2 kΩ之上, 此电阻值也无法满足低压脉冲法的测量要求。因此, 想通过降低故障点阻值达到测量目的的想法难以实现。

综合已经使用的测量方法及测量过程中的现象与波形分析:高压信号发生器电压表指针在放电后返回幅度较大, 输出的脉冲电流在电缆故障点明显得到释放, 而测距仪却不显示故障波形的主要原因有可能是故障点放电延迟现象导致的, 即加在故障点的电压及叠加电压, 击穿放电需要的时间, 大于行波穿过电缆故障测距仪最大测量距离所需要的时间。因此, 前面增加电缆故障测距仪测量距离的办法未能显示故障波形。

减少故障点延迟时间, 加快故障点的击穿速度最有效的办法, 可以通过提高故障点电压实现。逐步提高脉冲电压至30 000 V, 电缆故障测距仪出现故障波形, 测量故障点距离为1 306 m。这时在电缆远端看守人员通知, 远端T形头放电。经检查, 由于穿过T形头内部的导电杆未拆除, 导电杆与T形头外沿的半导材料间隙较小, 再者30 000 V脉冲电压当到达电缆终端折返, 由于叠加效应, 使T形头位置的电压可达到60 000V, 导致导电杆与T形头外沿之间击穿放电, 而此次显示的1 306 m位置与开始测量的1 195 m电缆全长有111 m的差别, 产生的原因应为电压击穿T形头位置导电杆与T形头外沿之间间隙放电的放电延迟。放电后将T形头内导电杆拆除, 重新施加30 000 V脉冲电压, 经过几次放电后, 电缆故障测距仪终于显示较标准的故障波形, 显示测量位置与故障点位置相距405 m。该位置为一电缆井, 并且有一个中间接头。打开井盖后, 在电缆井口可清晰听到“啪啪”的放电声, 对电缆接头进行检查时发现, 该处接头护套位置表面有直径2cm大小的变色现象, 该位置便是故障点。

剥离电缆护套层进行确认, 电缆内部已严重炭化并伴有刺鼻的气味, 电缆故障位置寻找成功。

3 总结

最初在电缆故障查找时, 对电缆的放电延迟时间估计不足, 一度使查找故障点的思路有所偏差, 走了弯路。另外, 对电缆施加脉冲电压前, 没有把电缆T形头内导电杆拆除, 放电距离小, 而导致T形头处发生击穿放电。这其实也是对放电延迟估计不足导致的, 虽然故障点电阻只有几千欧姆, 由于该位置放电延迟的存在, 以及脉冲电压的叠加效应, 导致了T形头处先于故障点产生击穿放电现象, 以致反射波未到达故障点前电压已经下降。

综上所述, 在进行电缆故障查找的时候, 除应严格执行操作规程保障安全外, 还应考虑以下两点因素。

(1) 故障点放电延迟现象对测量的影响。特别是像本次测量, 有一定的特殊性, 其特殊性在于其为新敷设电缆, 此类故障点由于没有经过大的系统电流放电的烧蚀, 绝缘破坏不彻底, 会大大增加放电延迟的时间, 给电缆故障点测量带来困难。

电力电缆绝缘性试验 第6篇

随着城市规模的不断扩大和用电量的不断增加, 电力电缆愈来愈多地应用于城市电网。由于电缆头结构复杂、电场分布不均匀, 因此在施工工艺不当或受到局部外力作用时就可能在电缆附件中形成绝缘薄弱点, 进而对地引发绝缘击穿。据不完全统计, 60%的电缆故障是由于外力作用, 21%是由于施工工艺不当, 14%是由于电缆附件或电缆本体缺陷。为保障电缆质量, 必须对电缆进行耐压试验。在开关柜内进行耐压试验时, 由于空间狭小, 试验过程中极易发生击穿现象, 因此改善试验电缆的电场分布, 保证电缆耐压过程中不发生绝缘击穿是电缆安全试验的关键环节。

1 电缆试验现状

在电力系统中, 电缆直接连接开关柜内设备, 且开关柜体内空间都很狭小。在电缆耐压试验过程中, 为保证足够的安全试验距离, 就要将电缆头尽量拽至柜体外, 但这样会破坏电缆的铠装层、绝缘层, 降低其绝缘性能, 导致电缆使用寿命缩短。同时, 为保证试验过程中不发生对地击穿或爬电, 需要重复调整试验距离, 因此会严重降低工作效率。

2 解决措施

针对电缆试验过程中存在的安全问题及工作效率低的问题, 国网晋中供电公司将电缆试验护套安装在电缆头上以改善电场分布。

2.1 绝缘护套结构

绝缘护套结构如图1所示。使用该护套时先用接线夹夹住电缆头导电部分, 然后将连接线穿过护套开口, 最终将绝缘护套套在电缆头上。安装绝缘护套后, 原电缆头和开关柜体之间形成分阶绝缘, 减小了狭窄开关柜内附件的电场强度, 形成多层组合绝缘结构。

2.2 采用绝缘护套的场强分布

采用绝缘护套后的电场分布如图2所示。如果对电缆头施加交流电压U, 则距离其半径r处的电压场强为:

式中, ε1为绝缘护套内介电系数;ε2为绝缘护套外介电系数;r0为电缆半径;r2为绝缘护套半径。

电缆一般采用圆芯结构, 通过电缆护套形成多层绝缘组合结构。电缆护套采用聚乙烯材质, 其介电常数为3.0~3.5, 远大于空气的介电常数1.0, 因此其击穿场强大。通过适当调整r2和选择合理介电常数, 提高整体穿击电压, 使得聚乙烯绝缘和空气绝缘相适应, 起到均匀分布电场效果。

建立轴向二维函数模型, 计算时采用自适应有限元网格分析方法来分析绝缘护套场强分布。仿真电缆模型为ZR-YJLW02, 铜芯轴向直径为30cm, 开关柜的轴向长度为80cm, 分别选取护套半径6cm和10cm进行分析。在施加交流电压时, 采用有限元自适应网格剖分方法。由铜芯和绝缘层的场强分布 (见表1) 可知, 当外加电压均为17kV时, 电缆绝缘护套直径为10cm时的最大场强比电缆绝缘护套直径6cm时的大1.8MV/m。由此可得在施加电压一致时, 通过增大护套厚度、减少试验时r的最大场强值, 可有效优化场强分布。

2.3 电缆护套制作

设计绝缘护套直径为10cm、厚度为42mm, 将PE聚乙烯电缆试验热缩套作为绝缘材料, 采用密封线孔穿线结构, 将接线头制作成插入式引线夹的形式, 能方便、自由拆卸的同时使绝缘性能符合试验要求。电缆护套结构如图3所示。

2.4 应用效果

该绝缘护套于2015年9月应用在某220kV变电站的电缆试验中, 共重复接线50次。通过对比研制前后的试验效果可知, 运用绝缘护套进行电缆试验, 在提高了试验安全性的同时, 缩短了试验拆接线时间, 减少了试验人员数量, 节省了人力、物力投入, 效果明显。

3 结束语

在电缆耐压试验过程中应用绝缘护套, 可优化电力电缆耐压时电场分布, 解决了试验空间狭小、费时长、电缆损坏的问题, 保证了试验的安全性;同时大幅节约劳动力与生产资料成本, 缩短电缆试验时间, 从而减少设备停电时间, 提高供电的可靠性。

摘要：建立带有绝缘护套的交联聚乙烯电力电缆耐压模型, 对其进行计算和现场试验, 可有效优化电力电缆耐压的电场分布。试验结果可结果表明绝缘护套可有效改善电缆的电场分布, 对其外绝缘电场进行优化, 保证了试验安全性。

关键词：交联聚乙烯电缆,耐压,电场分布

参考文献

[1]林晓宇, 黄锐, 黄友涛.交联聚乙烯电缆现场交流耐压试验[J].高压电器, 2006, 42 (5) :390-392

[2]张仁豫, 陈昌渔, 王昌长.高电压试验技术[M].北京:清华大学出版社, 2002