高电压直流耐压试验对电缆寿命的影响(一)
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高电压直流耐压试验对电缆寿命的影响(一)
摘要:分析了高电压直流耐压试验可有效发现纸绝缘电缆缺陷,但在发现交联聚乙烯绝缘电力电缆缺陷方面有局限性。介绍了通过分析直流耐压试验、泄漏电流来判断电力电缆主绝缘缺陷的方法。
关键词:直流耐压试验绝缘缺陷交联聚乙烯
0引言
泄漏电流电力电缆作为一种输电设备,不但具有占地少、供电可靠性高、运行和维护简便、可保密等优点,而且有利于提高电力系统功率因数,有利于美化城市。在城市配网及城网改造和新兴的现代化企业中的作用正日益突出,由于进行直流耐压试验的方法种类较多,接线方式各异,试验结果差别很大。随着交联电缆的广泛使用,对油浸纸绝缘电缆和交联聚乙烯绝缘电缆都采用直流耐压试验是否合适,如何正确判断电缆的试验结果,能否投入运行,这些都是我们在工作中遇到的实质性问题,需要我们正确地判断并得出正确的结论,为电缆的安全运行提供可靠的依据。
1直流耐压试验对发现纸绝缘电缆缺陷的有效性
直流耐压试验可判断纸绝缘电缆的好坏,并可获取其内部缺陷的可靠数据。避免交流高电压对纸绝缘的永久性破坏作用。在直流电压的作用下,电缆绝缘中的电压按绝缘电阻分布,当电缆绝缘存在发展性局部缺陷时,直流电压将大部分加在与缺陷串联的未损坏的部分上,所以直流耐压试验比交流耐压试验更容易发现电缆的局部缺陷。电缆直流耐压试验时,电缆导体接负极。这时电缆绝缘中有水分存在,将会因电渗透作用使水分子从表层移向导体,发展成为贯穿性击穿缺陷,易于在试验电压下击穿,因而有利于发现电缆绝缘缺陷。在直流电压下,绝缘介质中的电压按电阻系数分布,当介质有缺陷时,电压主要由与缺陷部分串联的未损介质的电阻承受,使缺陷更容易暴露。电缆纸绝缘在直流电压下的击穿强度约为交流电压下的2倍以上,所以可施加更高的直流电压对绝缘介质进行耐压强度的考验。在许多情况下,用遥表测量电缆的绝缘良好,而电缆的绝缘在直流耐压试验中被击穿。因此,直流耐压试验是检验电缆耐压强度、发现纸绝缘介质受潮、机械损伤等局部缺陷的有效手段。
2直流耐压试验对交联聚乙烯绝缘电缆的局限性
交联聚乙烯绝缘电缆电性能优良、制造工艺简单、安装方便,被广泛采用,已成为纸绝缘电缆的替代品。按高压试验的通用原则,被试品上所施加的试验电压场强应模拟高压电器的运行状况。这对检验交联聚乙烯绝缘电缆效果不明显,而且还可能产生负作用,主要表现在以下几个方面:
2.1交联聚乙烯绝缘电缆在交、直流电压下的电场分布不同。交联聚乙烯绝缘层是采用聚乙烯经化学交联而成,属整体型绝缘结构,其介电常数小于2.3,受温度变化的影响较小。在交流电压下,交联聚乙烯电缆绝缘层内的电场分布是由介电常数决定的,即电场强度是按介电常数反比例分配的,这种分布比较稳定。在直流电压作用下,其绝缘层中的电场强度是按绝缘电阻系数正比例分配的,而绝缘电阻系数分布是不均匀的。这是因为交联聚乙烯电缆在交联过程中不可避免地溶入一定量的副产品,它们具有相对小的绝缘电阻系数,但在绝缘层径向分布是不均匀的,所以在直流电压下交联聚乙烯电缆绝缘层中的电场分布不同于理想的圆柱体绝缘结构,与材料的不均匀性有关。
2.2交联聚乙烯绝缘电缆在直流电压下会积累单极性电荷,释放由直流耐压试验引起的单极性空间电荷需要很长时间。电缆如果在直流残余电荷未完全释放之前投入运行,直流电压便会叠加在工频电压峰值上,电缆上的电压值将远远超过其额定电压。这会导致电缆绝缘老化加速,使用寿命缩短,严重的会发生绝缘击穿。
2.3交联聚乙烯绝缘电缆的半导体凸出处和污秽点等处容易产生空间电荷,但如果在试验时电缆终端接头发生表面闪络或电缆附件击穿,会造成电缆芯线中产生波振荡,危害其他正常
的电缆和接头的绝缘。交联聚乙烯绝缘电缆一个致命弱点是绝缘内容易产生水树枝,在直流电压下,水树枝会迅速转变为电树枝,并形成放电,加速了绝缘水劣化,以致于在运行工频电压作用下形成击穿。