产品中心
PRODUCT

电话:0371-68966658
邮箱:1192246814@qq.com
地址:雷火电竞平台入口

高压电力电缆交接试验

发布时间:2022-09-17 07:29:57 来源:雷火电竞官网多少 作者:雷火APP官网入口

  了解电缆的基本结构、原理是进行试验的前提,是确保试验方法和数据判断准确的必备条件。不同电压等级、不同材质、不同用处的电缆种类繁多,一般电缆厂家都会随电缆附上说明书,仔细阅读说明书是开展后绪工作的前提。

  图1至图3为常见的三种结构电缆。图1、图3中给出了每一层结构的名称,图2和图1类似,只不过是三芯的。电缆结构随电压等级、用途等的不同有所区别。

  又可分为三类,第一是载流部分,位于电缆最内层,国标中定义为“电缆中具有传导电流特定功能的一个部件”。第二个可导电的是:“接地屏蔽”,或者叫“金属屏蔽”,国标中定义为“将电场限制在电缆内部和(或)保护电缆免受外界电气干扰的外包接地金属层”,需要注意的是“金属套、金属箔、编织层、铠装层及接地同心导体也可作为接地金属屏蔽”。从标准可以看出:首先,这个金属屏蔽在运行中是接地的,其次金属屏蔽并非所有电缆都有,上面图1、图2中围绕线芯的黄色一层就是金属屏蔽,也叫铜屏蔽,是用铜带螺旋缠绕而成的,但图3更高电压等级的电缆中就没有,而用“皱纹铝护套”代替铜屏蔽。“金属屏蔽”的作用主要有三个方面的作用:一是使电场方向与绝缘半径方向相同。这个很好理解,就像平板电极。二是承担不平衡电流。作为中心线,正常情况下流过电容电流,当电缆发生故障时,铜带作为短路故障电流回路。三是防止轴向表面放电。电缆在良好接地环境中,由于半导电屏蔽层有一定电阻,在电缆轴向可能引起电位分布不均匀而造成电缆沿面放电,而金属屏蔽层能起到进一步均压的作用,可以消除沿面放电。第三个可导电的是“铠装层”,它“由金属带或金属丝组成的包覆层,通常用来保护电缆不受外界的机械力作用”。这一层也不是一定会有的,它的作用就是防止外力挤压、弯折等,在不存在外力破坏的地方,比如桥架内,可以不用铠装电缆。

  包括两个部分:导体屏蔽和绝缘屏蔽,前者位于主绝缘内部,紧靠导体和绝缘表面,也称为“内屏蔽”,后者位于主绝缘外部,同样也是紧靠绝缘表面,也称为“外屏蔽”。见图1、图2、图3。内外半导电层是由PE、EPM或EVA等极性聚合物和特选的高导炭黑混成的。其作用是:均匀电场防止局部放电。

  首先是主绝缘,最常见的就是交联聚乙烯(XLPE),这也是交联聚乙烯电缆名称的由来,在型号名称中表示为“YJ”,其中“Y”为聚乙烯(PE),“J”表示“交联”。另外就是除了主绝缘外的其它一些“绝缘”材料,它们主要起填充、紧固、支撑、阻水、隔离等作用,包括常提到的“内衬层”、“外护套”,虽然把它们列入“绝缘材料”但其实不一定是绝缘的,比如外护套为了保证接地良好会在表面覆上一层导电的石墨材料。

  第三层:内衬层,起填充、紧固、支撑、阻水、隔离等作用。起于接地屏蔽,止于铠装层。要注意这一层不同电缆可能不同(见图3)。

  第四层:外护套,主要起防护作用,比如防止进水受潮、保护铠装层不被腐蚀等。

  U——电缆设计用的任何两个导体之间的额定工频电压有效值。可以理解为系统标称电压。

  GB50150-2016《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》第17部分“电力电缆线路”规定的交接试验项目共计8项,包括:

  其中:橡塑绝缘电力电缆可按第1、3、5和8款进行试验,其中交流单芯电缆应增加第4、7款试验项目。为了表示得更清楚,把试验项目列于下表:

  电缆的绝缘电阻测量详见GB/T3048.5-2007《电线部分:绝缘电阻试验》。但是,GB/T3048.5和GB50150有所不同的是,GB50150最新版本在第17.0.2的第4款中指出“对具有统包绝缘的三芯电缆,应分别对每一相进行,其他两相导体、金属屏蔽或金属套和铠装层应一起接地;对分相屏蔽的三芯电缆和单芯电缆,可一相或多相同时进行,非被试相导体、金属屏蔽或金属套和铠装层应一起接地。” “统包绝缘的三芯电缆”是指三相导体被主绝缘包裹在一起的三芯电缆,而分相屏蔽的三芯电缆是指每一相均有金属屏蔽的电缆(如图4),常用的三芯电缆是分相屏蔽的。对于这种电缆,GB50150指出可以三相并在一起同时测量绝缘电阻和耐压,这是为了提高试验效率,这样做的问题是一旦试验结果不合格,就需要每相单独再进行试验以确定是哪相出了问题,而且对试验电源的容量要求也更高。现场试验时可根据实际进行选择。

  GB/T3048.5-2007《电线部分:绝缘电阻试验》内容条款摘录如下。

  第6.6条,“测试充电时间:为使绝缘电阻测量值基本稳定,测试充电时间应足够充分,不少于1min,不超过5min。”

  第8.3条“重复试验时,在加电压之前应使试样短路放电,放电时间应不少于试样充电时间的4倍;如因试样有剩余电荷而造成测量结果有明显差别时,必须先进行充分放电。对于这类试样,无论是第一次测试或重复测试,均需充分放电。”

  另外,GB50150中还提到“橡塑电缆外护套、内衬层的绝缘电阻不应低于0.5MΩ/km”。这里外护套和内衬层在前一篇已介绍过,测量外护套绝缘电阻时,兆欧表高压端接在金属套(见图5皱纹铝护套)或铠装层(见图6不锈钢带),接地端接在外护套表面(通常是接地的),测量内衬层绝缘电阻时,兆欧表高压端接在金属屏蔽上(如有),另一端接在金属套或铠装层上。同理,测量主绝缘电阻时兆欧表高压端接线芯(导体),另一端接金属屏蔽或金属套和铠装层,并一起接地。

  首先要说的是,标准中给出了三种耐压试验方法,交流耐压、直流耐压、0.1HZ耐压。并做如下要求:“额定电压U0/U为18/30kV及以下电缆,当不具备条件(交流耐压)时允许用有效值为3U0的0.1HZ电压施加15min或直流耐压试验及泄漏电流测量代替交流耐压试验”。常用电缆的U0/U(Um)值(同样适用于电缆附件)见表1。

  交流耐压试验,GB/T3048这个标准系列并不包含电缆的交流耐压试验,在这里面我们可以参考另一个标准DL/T474.4-2006《现场绝缘试验实施导则交流耐压试验》,在标准第5.1条交流试验电压的产生方式指出“工频高电压通常采用高压试验变压器来产生;对电容量较大的被试品,可以采用串联谐振回路产生高电压”,后半句是什么意思呢,我们先来看一组公式(标准中第6.1):

  公式1、2为电压和功率公式,公式3为电容的阻抗公式,这里要说一下的是,与绝缘材料对应的是电容参数,我们可以把电缆线芯导体看作是电容的一极,把大地(金属屏蔽、金属套、铠装)看成是另一极,电缆越长,电容就越大。公式4中为电源角频率,数值上等于2πf,对于工频电源为314。C为电缆导体对地电容,U为试验电压。从公式可以看出,当试验电压及电源频率一定,需要的试验电源功率与被试品电容成正比,也就是说电缆越长,需要的电源容量越大,而电源容量越大往往意味着试验设备体积、重量越大。

  DL/T474.4-2006中给出了常见被试品电容量参考值,其中电力电缆为每米50~400pF。以某8.7/15kV型号为YJV22-3×240的三芯电缆为例,该电缆厂家给出的每公里电容量为0.373μF,工频(50HZ)交流耐压试验电压为U=2U0=2×8.7kV=17.4kV,代入标准给出的公式:

  即对该型号电缆进行工频交流耐压时,每公里需要的电源容量为35.46kVA,而我们常见的试验变压器容量为5kVA、10kVA,当试验变压器容量达到20kVA时,就已经非常重了。

  再来看GB50150提到的“3U0的0.1HZ电压”耐压是怎么一回事,从上面的公式可以看出,在被试品电容量、试验电压一定的情况下,减小试验频率可以相应减小试验设备容量。对上面的电缆进行“3U0的0.1HZ电压”耐压,可以计算出每公里电缆所需的试验设备理论容量为0.62kVA,可以看到,所需的试验设备容量大大降低,相应的试验设备也可以做得更轻便。

  再来看直流耐压试验是怎么一回事。直流耐压试验时我们可以把电源频率看成是0HZ,即直流每秒钟振动0次,即公式5中=0,那么理论上直流耐压试验中可带的电容量为无穷大,被试电缆可以无穷长。

  但是,GB50150指出:“橡塑绝缘电力电缆采用直流耐压存在明显缺点:直流电压下的电场分布与交流电压下的电场分布不同,不能反映实际运行状况……这一点也得到了运行经验的证明,一些电缆在交接试验中直流耐压试验顺利通过,但投运后不久就发生绝缘击穿事故”。

  再来看谐振耐压。DL/T474.4-2006《现场绝缘试验实施导则交流耐压试验》第5.3串联谐振电路中对谐振耐压的原理、推算公式讲得很清楚了,大家可以自行查阅(一看就明白),这里简单说一个问题,就是为什么普通试验变压器受容量限制不能对很长的电缆耐压,而串联谐振装置却可以呢,标准中给出了一个公式:

  公式6中,为角频率,在串谐电路中为可变参数,GB50150标准要求值为20HZ~300HZ;L为串联电感,R为回路电阻。Qs为品质因素,关键就在这儿,它定义为输出电压与励磁电压之比,可以理解为“串谐回路对励磁变压器(普通变压器)的放大倍数”。在公式6中,R是很小的,那么Qs可以很大,比如50,那么经串谐放大后,理论上所能耐的电缆长度就是普通工频耐压试验变压器的50倍!但同样的问题是公式右边L的大小决定品质因素的大小,也决定了串联电抗器的重量,实际上串谐装置的串联电抗器是非常重的,为了减轻重量,往往做成多个串联使用,但依然非常重。

  1.工频试验变压器使用简单轻便,但可以带的电缆长度不可能太长,一般用于35kV及以下短电缆耐压(具体可用理论公式计算确定);

  2.串联谐振装置应用范围广,电缆长度可以很长,电压也能升得很高,但重量太大,现场搬运不方便,一般用于长电缆或高电压等级(35kV以上)电缆耐压;

  3.交流0.1HZ耐压是交流耐压(20HZ~300HZ)与直流耐压的折衷选择;

  4.直流耐压与电缆实际运行工况不符,缺陷判断不灵敏,只能做为最后的选择。