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固体绝缘电力电缆故障的探测(1)

北极星电力网技术频道    作者:彭发荣   2012/6/25 17:08:32   

摘要:由于固体绝缘电缆的快速发展,几乎已取代了油浸纸介质电缆,而直流耐压试验已不能适应固体绝缘电缆试验要求。故介绍了目前国内外所采用的几种固体绝缘电缆的试验。

引言

随着电力电缆的应用越来越普遍,对其提出了两个焦点话题:①电缆出现故障后如何简便、快速、准确地测出故障点的位置;②现场如何对电缆定期或必要的进行有效试验。因此即在现场用什么试验方法才能达到与电缆工频试验一样的试验效果,这是现场试验人员迫切需要解决的问题。

1 电力电缆的几种试验方法

电力电缆主要试验其绝缘层,应考虑电缆绝缘的泄漏特性、耐压特性、损耗特性和局放特性等。

a)电缆绝缘的泄漏特性。

b)电缆绝缘的耐压特性。

c)电缆绝缘的损耗特性。

d)电缆绝缘的局放特性

因此有以下几种电缆的绝缘试验方法。

1.1 兆欧表法

兆欧表通常有500V、1000V、2500V、5000V、10kV多种不同电压等级,兆欧表法是兆欧表在某一恒压下测量绝缘体的电阻值。它只能反映电缆绝缘的泄漏特性。

1.2 直流耐压试验

直流耐压试验反映电缆绝缘的泄漏特性和耐压特性。理论分析和实际效果均表明油浸纸介质电缆、充油电缆或充气电缆。其直、交流耐压特性基本相同。

固体介质电缆如橡塑电缆(包括固体绝缘电缆),因绝缘层中气隙的存在,在直流状态下往往会使气隙短时放电,而加强(提高)了气隙的耐压强度,同时由于气隙放电后形成的反电势短时不能消失而形成积累效应,当改变外加电压方向后,绝缘耐压强度显著降低。故直流耐压试验不但不能充分反映电缆的实际耐压,且有时对电缆还有破坏作用。

固体绝缘电缆在运行过程中发生的故障,用兆欧表测电阻较低,用直流电源“烧穿”故障点时,绝缘电阻却越来越高,即泄漏电流越来越趋于正常值,“隐蔽”了故障点。其原因为:②直流作用下多个含潮水气隙引发的故障点放电后形成反电势,提高了该点绝缘强度;②交流下形成的导电桥路在直流下被破坏。故障直流耐压不适合试验橡塑电缆。

1.3工频耐压试验方法

工频耐压试验最能反映电缆绝缘实际情况的,原因为:①电缆是在工频下运行的,其试验电压频率在工频下最为合理,可完全模拟运行情况。②从理论上讲,工频耐压试验不但能反映电缆的泄漏特性,而且能完全反映电缆的耐压特性,还能反映电缆局部电介质损耗引起的局部耐压特性。

但实际中,由于电缆为容性负载,每兆欧有约150~400PF的电容量。若10kV 固体绝缘电缆长为1k兆欧,工频试验电压为20kV时可计算出该试验设备的容量 ≮50kVA 。故需50kVA的调压控制器和50kVA/20kV的试验变压器才能完成工频试验。若电缆的长度为5k兆欧时,设备的容量应≮250kVA。而当电缆为110kV耐压等级电缆时,也可通过上式计算得知。当电缆较长时因设备太笨重而无法实施。

为了减小工频试验装置的体积重量,通常由变压器与电感L、电缆组成工频串联谐振电路(见图1)。

因电缆电容一定,可通过调节电感使回路发生工频串联谐振。此方法显然比直接采用工频变压器做试验要好此,但实际设备很笨重,且操作很麻烦。

图1 工频串联谐振装置原理图

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