摘要:本文首先簡(jiǎn)要分析了電力電纜耐壓試驗(yàn)的方法以及應(yīng)用現(xiàn)狀，然后對(duì)直流耐壓與交流耐壓試驗(yàn)方法進(jìn)行差異分析，最后結(jié)合實(shí)際應(yīng)用對(duì)電力電纜耐壓試驗(yàn)方法進(jìn)行探討研究。

　　關(guān)鍵詞：電力電纜,試驗(yàn)方法,直流耐壓,交流耐壓

　　1.電力電纜耐壓試驗(yàn)的方法分析與應(yīng)用現(xiàn)狀

　　1.1電力電纜耐壓試驗(yàn)方法分析

　　目前，在電力電纜的使用上，油浸紙絕緣電纜、塑料絕緣電纜和交聯(lián)聚乙烯電纜這三種較為常見。但由于實(shí)際輸電中的特殊需要，充油油紙絕緣的電力電纜開始逐漸被交聯(lián)聚乙烯絕緣的電力電纜所取代。不同類型的電力電纜在電氣試驗(yàn)的方法采用上也是有所不同的，現(xiàn)行電力電纜的試驗(yàn)方法主要包括：直流耐壓和泄漏電流試驗(yàn)、變頻諧振試驗(yàn)、0.1Hz超低頻耐壓試驗(yàn)、振蕩電壓試驗(yàn)等。在對(duì)電力電纜進(jìn)行耐壓試驗(yàn)前應(yīng)當(dāng)結(jié)合電纜的電壓等級(jí)以及類型，選擇適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)方法。在交聯(lián)聚乙烯電纜被廣泛使用之前，考慮到試驗(yàn)設(shè)備的限制和試驗(yàn)量過(guò)大的原因，在很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，一直是在采用直流耐壓的試驗(yàn)方法對(duì)電力電纜進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。對(duì)油紙絕緣電力電纜的試驗(yàn)，一般都是采用直流耐壓。

　　1.2耐壓試驗(yàn)方法的應(yīng)用現(xiàn)狀

　　近些年，由于我國(guó)城鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的普及，交聯(lián)聚乙烯電纜的使用也越來(lái)越多。大多這些交聯(lián)電纜都是采用直流耐壓試驗(yàn)后就將開始投入使用，也出現(xiàn)了許多電纜或電纜頭擊穿的案例。根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)研究表明，交聯(lián)聚乙烯結(jié)構(gòu)具有存儲(chǔ)積累單極性殘余電荷的能力，當(dāng)經(jīng)過(guò)直流耐壓試驗(yàn)后，如果不能有效的釋放直流殘余電荷，在使用后在直流殘余電荷加上交流電壓峰值就可能導(dǎo)致交聯(lián)聚乙烯電纜發(fā)生擊穿，因此采用直流耐壓的方法對(duì)交聯(lián)聚乙烯電纜進(jìn)行耐壓試驗(yàn)會(huì)對(duì)電纜本身造成損害。另外，在直流和交流電壓下，電纜內(nèi)部的電場(chǎng)分布情況完全不同。在直流電壓下，電纜內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)分布不均勻，而在交流電壓下，其電場(chǎng)分布比較穩(wěn)定。綜合考慮直流耐壓試驗(yàn)方法的缺點(diǎn)，交流耐壓試驗(yàn)方法逐漸得到人們的關(guān)注，在其研究方面得到了很大的突破，在目前電力電纜的檢驗(yàn)中也已經(jīng)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用[1]。

　　2.直流耐壓與交流耐壓試驗(yàn)方法差異分析

　　2.1直流耐壓試驗(yàn)

　　直流耐壓試驗(yàn)采用的是直流電壓發(fā)生器作為試驗(yàn)電源，在實(shí)際應(yīng)用中，由于直流耐壓的電壓較高，可以有效的發(fā)現(xiàn)絕緣某些局部缺陷。在進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)時(shí)，能夠同時(shí)進(jìn)行直流泄漏電流試驗(yàn)，使用微安表測(cè)量時(shí)，可以接在高壓端，也可以接在低壓端。直流耐壓試驗(yàn)(接線原理如圖一)具有試驗(yàn)設(shè)備輕便、對(duì)絕緣損害低、可繪制伏安特性曲線、電壓高易發(fā)現(xiàn)缺陷、易發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)端部缺陷等特點(diǎn)，這也是直流耐壓與交流耐壓試驗(yàn)相比的優(yōu)點(diǎn)所在。但是，直流耐壓試驗(yàn)方法在應(yīng)用中也有許多的缺點(diǎn)，在直流電壓下絕緣電纜內(nèi)部的電場(chǎng)分布不均勻，不能很好的反映絕緣電纜的真實(shí)狀況。其次，考慮到空間電荷效應(yīng)，交聯(lián)聚乙烯電纜的在直流耐壓試驗(yàn)中，絕緣中的實(shí)際電場(chǎng)強(qiáng)度比電纜絕緣的工作電場(chǎng)強(qiáng)度高很多倍，就算交聯(lián)電纜在直流耐壓試驗(yàn)后沒有被擊穿，依然會(huì)對(duì)其造成很大的損害。

　　2.2交流耐壓試驗(yàn)

　　交流耐壓和直流耐壓都是對(duì)電力電纜的耐壓試驗(yàn),都是判斷電纜絕緣強(qiáng)度的方法。交流耐壓試驗(yàn)對(duì)電力電纜絕緣能力的檢驗(yàn)相對(duì)于交流耐壓試驗(yàn)會(huì)更加嚴(yán)格,可以非常準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)其中的缺陷問(wèn)題。交流耐壓試驗(yàn)是檢測(cè)交聯(lián)電纜絕緣強(qiáng)度最直接最有效的方法，不僅能夠確保電力電纜在實(shí)際使用中的良好穩(wěn)定性，而且對(duì)其大量的投入使用有著關(guān)鍵的影響作用。交流耐壓試驗(yàn)是破壞性試驗(yàn)，會(huì)致使絕緣中的某些缺陷問(wèn)題加大化，所以在交流耐壓試驗(yàn)前應(yīng)該對(duì)被檢驗(yàn)的電纜進(jìn)行非破壞性試驗(yàn)，只有在試驗(yàn)結(jié)果合格的情況下才可以進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。如果沒有先進(jìn)行這些試驗(yàn)，就有可能造成一些不必要的損害。常見的交流耐壓試驗(yàn)裝置有試驗(yàn)變壓器、工頻和變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)，需要根據(jù)被試驗(yàn)電纜與設(shè)備容量大小合理選擇工頻或者變頻。

　　綜合分析直流耐壓與交流耐壓試驗(yàn)方法的區(qū)別，可知直流耐壓試驗(yàn)方法的試驗(yàn)效果較差，并且對(duì)電纜會(huì)造成一定程度的危害，而交聯(lián)聚乙烯電纜交流耐壓試驗(yàn)對(duì)電纜的絕緣以及損害程度較小，并且易于發(fā)現(xiàn)絕緣中的缺陷。交流耐壓更接近于運(yùn)行時(shí)的電場(chǎng)分布，所以交流耐壓比直流耐壓更能反映出設(shè)備的狀態(tài)，因此對(duì)交聯(lián)電力電纜不適合采用直流耐壓，而應(yīng)該采用交流耐壓試驗(yàn)方法。

　　3.電力電纜交流耐壓試驗(yàn)方法探究

　　3.1超低頻電壓試驗(yàn)

　　目前，在許多的世界發(fā)達(dá)國(guó)家中，對(duì)于采用超低頻交流電壓進(jìn)行中低壓電纜的耐壓試驗(yàn)已經(jīng)得到普遍運(yùn)用，我國(guó)在對(duì)低壓電纜進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)也采用過(guò)這種方法，但由于試驗(yàn)設(shè)備的原因，沒有能夠得到廣泛應(yīng)用。超低頻交流耐壓試驗(yàn)裝置(裝置原理如圖二)的輸出頻率一般為0.01～0.1Hz，也是一種交流耐壓試驗(yàn)方法。對(duì)于交聯(lián)聚乙烯電纜不宜采用直流電壓進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)，而應(yīng)當(dāng)采用超低頻0.1Hz耐壓試驗(yàn)。在交流電壓條件下采用超低頻試驗(yàn)可以減小試驗(yàn)設(shè)備的體積和重量。0.1Hz超低頻耐壓試驗(yàn)可以有效的替代工頻耐壓試驗(yàn)，而且與工頻試驗(yàn)相比優(yōu)越性要多得多，操作簡(jiǎn)單，設(shè)備輕便，非常適合現(xiàn)場(chǎng)使用。但由于超低頻電壓試驗(yàn)電壓等級(jí)偏低，還不能用于110kV及以上的高壓電纜試驗(yàn)，對(duì)6-10kv交聯(lián)電纜的絕緣厚度較薄，可采用超低頻0.1Hz耐壓試驗(yàn)[2]。

　　3.2變頻諧振試驗(yàn)

　　對(duì)交聯(lián)電纜進(jìn)行工頻交流耐壓試驗(yàn)(試驗(yàn)接線原理如圖三)對(duì)試驗(yàn)設(shè)備的容量有很高的要求，其線路越長(zhǎng)，試驗(yàn)電源容量也就越高。然而由于現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)需要盡可能的減小試驗(yàn)設(shè)備的容量，若采用變頻諧振試驗(yàn)，就可以有效的減小試驗(yàn)設(shè)備容量。諧振耐壓試驗(yàn)分為變頻諧振試驗(yàn)與可調(diào)電感型諧振試驗(yàn)。變頻諧振試驗(yàn)可以達(dá)到很好的耐壓試驗(yàn)要求，而且試驗(yàn)設(shè)備輕，具有很好的移動(dòng)性，常常應(yīng)用在現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)中，在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，可以根據(jù)實(shí)際情況，合理選擇串聯(lián)諧振、并聯(lián)諧振或串并聯(lián)諧振，來(lái)滿足對(duì)電壓、電流的要求。而可調(diào)電感型諧振試驗(yàn)雖然同樣能夠達(dá)到很好的耐壓檢測(cè)，但考慮到其試驗(yàn)設(shè)備過(guò)重，所以一般用于試驗(yàn)室中，相比來(lái)說(shuō)變頻諧振試驗(yàn)方法具有更好的適用性。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證明，變頻諧振裝置能夠以較低電壓、較小容量的電源設(shè)備，使電纜絕緣承受較高的試驗(yàn)電壓，35kv及以上交聯(lián)電纜應(yīng)該采用變頻式諧振耐壓試驗(yàn)。

　　我局高壓試驗(yàn)班于2008年購(gòu)買了一臺(tái)武漢磐電科技公司生產(chǎn)的變頻諧振升壓系統(tǒng)，型號(hào)為BPXZ-PD22-132，配6臺(tái)22kV2A電抗器(每臺(tái)電抗器為105H)，該升壓裝置采用了調(diào)節(jié)電源頻率的方式使得電抗器與被試電容實(shí)現(xiàn)諧振，從而在被試品上獲得高電壓大電流。交付到我們?cè)囼?yàn)班后，我班先后開展了多次10～35kV橡塑電纜(95～300mm2)交流耐壓試驗(yàn)外，還另外包括：10kV電力電容器(2400～6000Kvar)交流耐壓試驗(yàn)、10～35 kV電力變壓器交流耐壓試驗(yàn)、110kV電力變壓器中性點(diǎn)交流耐壓試驗(yàn)。

　　3.3振蕩電壓試驗(yàn)

　　在實(shí)際耐壓試驗(yàn)中主要采用的是超低頻電壓試驗(yàn)和變頻諧振試驗(yàn)這兩種方法，而振蕩電壓試驗(yàn)(試驗(yàn)接線原理如圖四)雖比直流耐壓試驗(yàn)有效，但其效果卻不如工頻試驗(yàn)好，因此并沒有得到廣泛使用。振蕩電壓試驗(yàn)是利用直流電源給電纜充電，通過(guò)一個(gè)放電球隙給一組串聯(lián)電阻和電抗放電，然后得到一個(gè)阻尼振蕩電壓。

　　4.結(jié)語(yǔ)

　　總而言之，隨著城市電網(wǎng)建設(shè)步伐的加快，電力電纜作為一種重要的輸電設(shè)備，在其中起著越來(lái)越重要的作用。在電力電纜的耐壓試驗(yàn)方面，必須做到電力電纜的有效耐壓檢測(cè)，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況，根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果合理選擇試驗(yàn)方法。在面對(duì)如何選擇直流耐壓或者交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，也應(yīng)充分考慮電力電纜的類型。直流耐壓試驗(yàn)不能模擬高壓交聯(lián)電纜的運(yùn)行工況，試驗(yàn)效果差，并且有一定的危害性，在現(xiàn)場(chǎng)竣工驗(yàn)收試驗(yàn)時(shí)，不宜再采用直流耐壓的方法。交流變頻諧振試驗(yàn)裝置，不僅符合南方電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、IEC和國(guó)標(biāo)的有關(guān)要求，又方便試驗(yàn)工現(xiàn)場(chǎng)搬運(yùn)與操作，而且通過(guò)電抗器串并聯(lián)的方式可以滿足高壓交聯(lián)電纜現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓的要求，從而很好地檢驗(yàn)交聯(lián)電纜的敷設(shè)和附件安裝質(zhì)量。只有做好了電力電纜的試驗(yàn)，才能有效地保障電力供應(yīng)，為城市電網(wǎng)發(fā)展提供更多的保障。

　　參考文獻(xiàn)：

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