用交流电压进行高压XLPE绝缘电缆线路的现场试验

用交流电压进行高压XLPE绝缘电缆线路的现场试验

时间:2008-01-20 能源交通论文

   摘 要 根据XLPE绝缘电缆用直流电压进行现场试验的经验,要求开发新的方法。现在有一种移动式调频串联谐振装置能够用交流电压进行试验,这意味着适用于塑料绝缘电缆敷设后的试验将有重大突破。配有经由户外和户内开关设备而接至电缆线路的连接线,以满足不同用户的要求。

  数千米长的电缆线路具有大电容,例如10 km长的110 kV交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆,按其截面积的不同,电容可达2~3 μF。如果在系统的频率(50 Hz)下用交流电压进行现场试验,就需要很大的无功功率。如上所述的电缆,在160 kV(2.5 u0)下进行交流电压试验,则可能需要高达20 MVA的试验功率。常规的交流电压试验设备(运行频率50 Hz)的缺点在于其单位试验功率的重量较大,达100~200 N/kVA,试验设备的运输很不经济,而且需要在现场提供相当大的电源。

  众所周知,油浸纸绝缘电力电缆的现场试验一般都采用直流电压。试验时可以同时测量泄漏电流,由泄漏电流的变化或者泄漏电流与试验电压的关系,可用以判断绝缘状况。数十年对油浸纸绝缘电力电缆采用直流耐压试验的实践,已证明其作为现场定期预防性试验项目能得出满意的试验结果,这也就是充油和压气电缆用直流电压进行现场试验的理由。这个试验方法也同样用于高压XLPE绝缘电缆,它似乎是唯一可行的方法。

1 XLPE绝缘电缆线路用直流耐压试验的缺点

  高压XLPE电缆线路的运行试验表明,现场采用直流耐压试验不能有效地检出有缺陷的XLPE绝缘电缆及附件。各国运行经验发现通过直流耐压试验的XLPE绝缘电缆及附件在投入运行后有击穿故障发生。

  为此,CIGRE WG21-09工作组(高压挤包绝缘电缆试验)于1984年向世界各国电缆制造商和电力公司调查,并组织进行模拟结构样品试验,进一步确认高压XLPE绝缘电缆采用直流耐压试验是不恰当的,其存在以下明显的缺点:

  a)直流电压下绝缘电场分布与交流电压下电场分布不同,前者按电阻率分布,而后者按介电系数分布,尤其在电缆终端和接头等高压电缆附件中,直流电场强度的分布与交流电场强度分布完全不同。这往往造成交流工作电压下有缺陷部位在直流耐压的现场试验时不会击穿而被检出,或者在交流工作电压下绝不会产生问题的部位,而在直流耐压现场试验时发生击穿。

  b)XLPE自身的固有场强高,要用很高的直流试验电压甚至严重损伤电缆才能检出。例如,20 kV XLPE电缆绝缘的50%处有金属尖端,结果却在10 U0的直流电压下才能使其击穿。再者,在接头内有金属尖端或密封电缆头周围有严重的缺陷,即使用12 U0~16 U0直流电压试验也不可能检出。

  c)由于XLPE的高绝缘电阻和相应的空间电荷效应,尚不能排除在直流电压下会造成XLPE电缆绝缘非故意的预先损伤。直流耐压试验时形成的空间电荷,可造成电缆在投入交流工作电压运行时击穿,或附件界面因积聚电荷而沿界面滑闪。

2 调频串联谐振装置实例

  传统的直流电压试验存在着严重缺点,必须寻求新的较为有效的试验方法。非常自然的、符合绝缘机理的倾向,是采用交流电压试验方法,关键是要开发新型的交流电压试验设备。本文将详细介绍由西门子柏林电力电缆厂等研制的8 MVA,160 kV调频串联谐振试验装置。

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