交联聚乙烯电缆结构及其试验方法 ——ICEAGESKY 2013-03-15

主要内容 交联聚乙烯电缆结构 主绝缘电阻测试 外护套绝缘电阻测试 直流耐压及泄漏试验 交流耐压试验

交联聚乙烯电缆结构 PVC/PE外护套 金属铠装 铜屏蔽层 外半导体层 交联聚乙烯绝缘层 内半导体层 导体 在电缆结构上的所谓屏蔽实质上是一种改善电场分布的措施。电缆导体由多根导线绞合而成，他与绝缘层之间容易形成气隙，导体表面不光滑，会造成电场集中。在导体表面加一层半导电材料，他与导体等电位，并与绝缘接触良好，从而避免在导体与绝缘层之间发生局放，同样在绝缘表面和铜屏蔽之间也可能存在间隙，所以也加一层屏蔽，铜屏蔽的的作用：在正常运行时通过电容电流；当系统发生短路时，作为短路电流的通道，同时也起到屏蔽电场的作用。 内半导体层 导体 *

主绝缘电阻测试 从电缆的绝缘电阻的数值可初步判断电缆绝缘是否受潮、老化，并可检查由耐压试验检出的缺陷的性质，所以，耐压试验前后均应测量绝缘电阻。 0.6/1kV电缆试验电压采用1000V； 0.6/1kV以上电缆试验电压采用2500V； 6/6kV以上电缆试验电压采用5000V 良好电缆的绝缘电阻值通常很高，试验数据与出厂值比较应无明显变化； 试验前后应充分对电缆放电以避免电缆中的残余直流电荷对结果造成影响。放电时，应先经过放电棒前端电阻放电，再直接放电，否则会对电缆的绝缘结构造成冲击 此处注意绝缘电阻表屏蔽端子的作用 5000 V L G E *

外护套绝缘电阻测试 电缆埋入地下后，可对外护套绝缘电阻进行测试。测量电压通常采用500V，当绝缘电阻低0.5MΩ/km时，应用万用表正、反接线进行测量，当两次测得的阻值相差较大时，表明外护套已破损受潮。 当外护套破损进水后，由于地下水是电解质，在铠装层的镀锌钢带上会产生-0.76V电位，如内衬层也进水镀锌钢带和铜屏蔽之间会形成原电池会产生0.334+0.76=1.1V的电位差 500 V L G E *

直流耐压和泄漏电流试验 U~ 直流耐压试验对检查绝缘中的气泡、机械损伤等局部缺陷比较有效，泄漏电流对反映绝缘老化、受潮比较灵敏。 进行泄漏电流试验时应均匀升压，升压过程中在0.25、0.5、0.75、1倍试验电压下各停留1min，读取泄漏电流值，以便必要时绘制泄漏电流和试验电压的关系曲线。 绝缘良好的电缆泄漏电流很小，一般在几十微安以下，因而设备及引线的杂散电流相对较大，影响显著。此时如仍将微安表接在低压端测量，会有很大误差。必须将微安表接在高压端测量，并注意屏蔽后才能获得准确的结果。 电压为35kV及以上的电缆，由于试验电压高，通过试品表面及周围空间的泄漏电流相当大，所以两端的终端头均应屏蔽。 µA U~ 此处注意提问接线是否正确 *

直流耐压和泄漏电流试验 实际工作现场中，由于电缆铺设长度较长，将被测相电缆两端进行屏蔽不易实现，所以往往采用左图所示的接线方式，以邻相电缆作为屏蔽线进行测试。 这种测试方法看似解决了屏蔽问题，实际上却存在两个缺点： 1、每相电缆在试验中承受两次电压，对电缆主绝缘容易造成损伤； 2测得的泄漏电流数值并不是被测相缆芯对外皮及地的泄漏电流，而是被测相对外皮及另一相缆芯的泄漏电流数值。 因此这种测量方法并不妥当。 A B C A B C µA U~ *

直流耐压和泄漏电流试验 现场工作时，可以采用左图所示的接线方式进行试验。 A B C PA2 I2 A B C PA1 I1 现场工作时，可以采用左图所示的接线方式进行试验。 这时电源端采取屏蔽将表面和空间的杂散泄漏电流排除，另一端的杂散泄漏电流I2流经微安表PA2。于是，试品的泄漏电流IX可由微安表PA1的读数I1减去I2而得 µA µA U~ *

直流耐压试验存在的问题 由于交联聚乙烯电缆材质、结构的特点，所以尽管在正式颁布的 标准中要求在交接试验中做直流耐压，但实际上有不少人 认为对交联聚乙烯绝缘电缆不宜采用直流耐压试验， 其基本观点是： 1、直流电压试验过程中在交联聚乙烯绝缘电缆及附件 中会形成空间电荷，对绝缘有积累效应，加速绝缘老化， 缩短使用寿命。 2、直流电压下绝缘电场分布与实际运行电压不同，前者 按电阻率分布而后者按介电常数分布，因此，直流试验合格的交 联聚乙电缆，投入运行后，在正常工作电压的作用下也会发生绝 缘事故。 *

交流耐压试验 多年以来，由于人们认识水平和试验设备的原因，橡塑电缆在现场以直流耐压试验或0.1Hz频率耐压试验代替交流耐压试验，经过多年实践发现上述两种方法都存在很多问题，无法对橡塑电缆的绝缘优劣起到有效地检验作用。 根据IEC最新标准规定，频率在20Hz~300Hz之间的交流耐压与工频50Hz下的交流耐压基本可以等效，因此110kV及以上的橡塑电缆目前普遍采用20Hz~300Hz的变频串联谐振试验装置进行交流耐压试验。 220kV及以上：试验电压为1.36倍U0；110kV/66kV：试验电压为1.60倍U0，时间为5分钟。 电抗器 电容分压器 变频柜 380V 测量装置 kV 控制台

应用举例 以110kV交联聚乙烯电缆为例 64/110kV 1500m 400mm2 C 额定电压 长度 截面积 A B 电容量 0.156μF/km

试验前参数计算 试验电压： U=1.6U0=1.6X64=102.4(kV) 高压电抗器电感值 试验电压频率： 52.05(Hz)

原理接线图 试验原理接线如图所示，其中变频器用来改变工频交流电频率确保试验电压的频率处在谐振点上，通过试验变压器将电压抬升到试验所需电压，考虑到试验中容升效应的影响，试验变压器测量端的电压无法准确反应试品两端电压，在试品高压端并联电容分压器监测试品电压。

试验步骤 1）对被试电缆充分放电，按照原理图进行试验接线，调试好设备。试验场地四周装设围栏，悬挂“止步，高压危险！”标示牌。 2）测量被试电缆的绝缘电阻，确认绝缘电阻合格。 3）将试验引线接上被试电缆终端接头。 4）检查试验回路所有接线，检查测量仪表，准备开始试验。 5）合上试验电源，调整变频电源的频率，将试验回路调至谐振，此时调压旋钮置于初始位置。 6）将输出电压逐渐升至试验电压，保持试验电压5min，然后快速降压至零，断开试验电源，高压端挂接地线。 7）复测被试电缆的绝缘电阻。 8）试验过程中如发生闪络、击穿或异常情况，应立即暂停试验。检查被试电缆及试验设备是否损坏，如有损坏须立即检修。 9）试验中无异常现象发生，复测绝缘电阻与试验前无明显变化，则被试电缆通过交流耐压试验。

串联谐振进行交流耐压的优点 1）应用串联谐振进行交流那压试验，省去了传统交流那压试验中的大功率调压装置，很大程度上减少了实验设备的体积和重量为试验的开展提供了方便。 2）谐振电源是谐振式滤波电路，能改善输出电压的波形畸变，获得很好的正弦波形，有效的防止了谐波峰值对试品的误击穿。 3）对于传统交流那压试验，当被试品存在绝缘缺陷，试验中绝缘弱点被击穿，此时的击穿电流较之试验电流增大几十倍，造成故障点烧损扩大故障范围，给绝缘缺陷的分析带来很大困难。串联谐振装置不存在这方面问题，发生击穿时，由于试品电容量的改变，试验电路立即脱谐，回路电流瞬间变小，即找到了故障点又避免了故障点的烧损。

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