韩伟

(湖南省送变电工程公司,湖南长沙 410007)

110kV交联聚乙烯电缆的交接试验探讨

韩伟

(湖南省送变电工程公司,湖南长沙 410007)

随着城市美化的要求越来越高,城市电网的改造工程的实施,高压电力电缆的使用也就越加广泛,尤其是110kV交联聚乙烯电缆已经开始投运使用,本文从110kV交联聚乙烯电缆的交接试验入手探讨,分析110kV交联聚乙烯电缆在交接试验中所存在的弊端,并讨论了几种交接试验的方法。

110kV交联聚乙烯电缆 交接耐压试验 试验探讨

1 现场试验情况

1.1 试验电缆及其耐压装置

进行本次交接试验的二回路输电电缆是单芯110kV交联聚乙烯绝缘电力电缆,其线芯面积可达800mm2,长度可达4、99km。其两端的变电站终端头为GIS电缆。根据IEC840中的具体操作规定,进行试验操作。

1.2 几种常见的试验方法

(1)超低频法。超低频发通常选用0.1Hz耐压进行试验,由于电力的电容量较大,且进行试验时所使用的试验变压器的容量也较大,还需现场提供较大的电源以供试验和无功功率,导致这种试验方式不适用于现场试验,目前这种试验方式多用于低压电缆试验。

(2)振荡电压法。这种试验是指以电缆进行直流充电,当达到一定程度后通过间隙对电阻及电感放电,以便得到阻尼振荡电压供检测缺陷。但是这种试验方式与直流耐压试验相比,仍存在一定的缺陷,例如振荡电压存在衰减情况,长期使用难以满足需要,以及较高频率的电压会对电缆产生较大的伤害。

(3)谐振耐压法。振荡电压法是指通过改变试验回路中的频率及电感,使其回路处于谐振状态。使用谐振耐压法可以满足大电流、高电压的试验需求。该试验方法具体可分为调感式和调频式,串联谐振和并联谐振4种。

①调感式谐振耐压。调感式谐振耐压是指通过调节回路电抗器的电感量,使电缆及电抗器的电容能够在50Hz下产生谐振,从而达到试验的具体需求。

②调频式谐振耐压。调频式谐振耐压是指通过改变试验中的电源输出频率使回路中的电抗器的固定电感量能够与试验品产生谐振以便达到试验的具体需求。

③串联式谐振耐压。当试验变压器的电流达到试验要求,但电压却达不到试验要求时,可采用电抗器与试验品串联的方式来进行相应的试验。

④并联式谐振耐压。当试验变压器的电压达到试验要求,而电流达不到试验要求时,可采用电抗器与试验品并联的方式来进行相应的试验。

1.3 规定电缆及其附件安装完毕后的试验

首先,将其加直流电压3U0,保持15min。

然后征求买方以及承包方的协商同意后,采取下述试验(1)或者试验(2)的具体试验流程,作为代替方案。

试验(1):

将导体及金属屏蔽后加相间电压,保持5min。

试验(2):

施加正常的系统,相对施加电压保持24h。

在合同中或者订货单中有具体要求时,应当按照具体标准对其非金属护套进行相应的现场试验。

1.4 试验情况

具体的试验执行情况如下:

(1)供进行试验的电缆均能按照规定进行192kV/15min的直流耐压试验,试验的电压可分为4~5个阶段,每个阶段都保存均匀升压,并且同时需要读取泄漏的电流值。高压引线均采用屏蔽线,高压侧设置A表。注意在达到192kV时,记录泄漏电流的变化情况如何。

在得到的42相试验数据中,泄漏的电压范围约为100~1000A,且同一回三相的电缆泄漏的电压不平衡系数均小于2,泄漏的电流呈现出随时间延长而下降的变化趋势,目前得到的数据中,仅仅1相在耐压13min后可以击穿,其余均全部通过。

(2)试验所用的电缆在进行施加电压这一程序前,均采用5kV兆欧表测得其导体对地绝缘电阻大于1G。在施加电压24h后,进行负荷运行。试验过程中,要拆除SF6全封闭组合电器的电缆接头小室中的母线,安装试验专用的试验套管。并且还需采用工频相电压运行24h的试验方案来代替直流耐压,以解决1相加压时,其他2相无法接地的问题。

除此之外,在对耐压试验中被击穿的、运行中被系统电压击穿的或者路径被改变的电缆在进行重做接头时,也需要采用工频相电压运行24h的试验方案。

(3)在进行非金属护套(金属屏蔽层对地耐压试验)的试验时,明确其出厂试验直流为25kV/min,其交接试验为直流10kV/min。在进行实际试验操作时,通常采用5kV兆欧表进行测量,同时记录绝缘电阻值的方式。

对于非金属护套的绝缘电阻较低的电缆,尽量不要采用500kV兆欧表测量。

在非金属护套的绝缘电阻较低的电缆,应当尽量找出故障点所在位置,予以修复,避免其在投运后出现击穿跳闸的现象。

(4)按照DL/T596的规定执行铜屏蔽电阻和导体电阻比的测定程序。

2 试验结果及结论分析

2.1 试验结果分析

在进行的72相的110kV交联聚乙烯电缆交接试验过程中,共有42相次是采用192kV/15min的试验方式予以进行的。其中共出现了1次故障,故障点在一个硅橡胶预制应力锥内,有两个有缺陷的电缆顺利的通过了直流耐压试验,在运行了2个月后背系统电压所击穿。有5处接头制作质量不过关,在试验过程中泄漏了大约1000A的电流,不过这5处接头也通过了直流耐压试验。其中还有30相次的接头未经直流耐压试验,而是直接通过施加正常系统电压24h的试验,并且已经投入运行。运行时间最长已达4年之久。

综上所述,可知对于110kV交联聚乙烯电缆,交接试验虽然可以检查出劣质接头具有一定的作用及效果,但是对于电缆的本体缺陷是检查不出来的,所以也可以说通过直流耐压试验的电缆是否可以安全运行是不能确保的。

2.2 试验结论分析

(1)直流耐压试验对于110kV交联聚乙烯电缆存在一定的危害性,并且不能够有效检测出存在的绝缘隐患,也就是说直流耐压是不能够完全反映试验品的绝缘状况的。因此,110kV交联聚乙烯电缆的交接试验不宜采用直流耐压的试验方式。

(2)交流耐压试验可以有效的检查电缆在敷设及安装过程中的损失情况,尤其是可以检测出电缆中间接头以及终端接头的质量情况。同时,交流耐压试验可以采用施加正常系统及相对电压24h的试验方式。

(3)对于对地绝缘电阻的检测是必须予以进行的。最好选用通过直流10kV/min的耐压试验方式,也可以采用5kV兆欧表代替,但是应当注意的是,绝缘电阻应当大于20M,并且凡是绝缘不良的地方必须查找原因,然后予以及时修复。

2.3 110kV交联聚乙烯电缆直流耐压试验现存的弊端

根据上述理论分析,可知110kV交联聚乙烯电缆直流耐压试验现存的弊端可分为如下几类:

(1)110kV交联聚乙烯电缆或者其他挤包绝缘电缆,在直流电压下,其绝缘的电场分布取决于材料的电阻率情况。而在交流电压下,电缆绝缘的电场分布主要取决于各个介质的介电常数情况。因此可得知,直流电压及交流电压下的电场强度的分布情况是完全不同的。所以在交流电压下,绝缘薄弱处往往不能够在直流电压试验中检测出。

(2)在直流电压下,将电子注入110kV交联聚乙烯电缆聚合物介质内部时,尤其是电缆的半导体凸出的地方及绝缘杂质地方最为显著,该段会形成空间电荷。致使该处的电场强度陡然降低,难以在运行中发生击穿现象,但是这些部位在交流电压下却往往是最为绝缘薄弱的地方。

(3)110kV交联聚乙烯电缆最为致命的一个缺点是绝缘内极易发生水树枝。并且随着外施电压的加压时间、幅值及性质的不同在直流电压下,介质内的水树枝将会迅速发展成为电树枝,从而导致介质绝缘性能恶化,致使其发生早期损伤,影响后期的使用效果。

(4)110kV交联聚乙烯电缆在直流电压下,往往会产生电荷记忆,即通常所说的直流电压下产生的单级性残余电荷,这些残余电荷往往需要很长的视角才能够彻底释放干净。如果在电缆投运时使用这种直流偏压叠加在交流电压下,就极易发生电缆终端产生滑闪放电或者电缆击穿的现象。

3 结语

110kV交联聚乙烯电缆具有供电安全可靠、绝缘性能好、易于制作、安装简便等优势,在城市电网建设过程中的应用使用越来越广泛。目前供电单位对110kV交联聚乙烯电缆的现场交接试验多存在自身的缺陷,例如在制造过程中如果产生气隙未能被发现,或在机械发生损伤,安装工艺存在缺陷,那么这将在日后运行过程中逐渐发展成为威胁线路设备的安全隐患。因此,本文就本文在总结现场测试结果和操作经验后,得出相应的结论,并且进行了一定的探讨,以便给日后的实践操作提供相应的借鉴。

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