淺析交聯電力電纜的交接和預防性試驗
做好交聯聚乙烯絕緣電纜的交接和預防性(重做終端和接頭)試驗是保證**運行的重要工作。為此,闡述了交聯聚乙烯絕緣電纜的交接和預防性試驗有關問題,提出6~10kV和35kV交聯聚乙烯絕緣電纜不同的試驗方法和內容。并指出傳統的直流耐壓試驗存在不足之處,對交聯聚乙烯絕緣電纜的交接和預防性試驗應優先采用變頻串聯諧振試驗。
電力系統和工礦企業運行著大量的6~35kV交聯聚乙烯絕緣的電力電纜(簡稱交聯電纜或XLPE電纜),做好其交接和預防性(重做終端和接頭)試驗是保證**運行的重要工作。大量的試驗實踐認為,6~10kV交聯電纜同35 kV交聯電纜的絕緣厚度相差較大(如35(26)kV交聯電纜絕緣厚度10.5mm,10(6)kV交聯電纜絕緣厚度3.4 mm),它們的試驗方法和內容是有所不同的。 135kV交聯電纜交接和預防性試驗,對于35(26)kV交聯電纜的交接和預防性試驗,GB50150-1991《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》和DL/T596-1996《電力設備預防性試驗規程》規定都是做直流耐壓試驗[1,2]。但在直流耐壓試驗過程中,會有電子注入到交聯電纜介質聚合物的內部,在半導電層凸出處或微小空隙處等產生空間電荷的積累,電纜投運及送上交流電壓后會相互迭加,發生絕緣擊穿。例如:某廠饋線YJLV26/35(1×185mm2)交聯電纜,交接試驗時直流耐壓合格,然后送上交流電壓空負荷試運行24 h,但在運行4h時,L3相電纜絕緣擊穿并接地;某變電站饋線YJLY?26/35(1×240mm2)交聯電纜,交接試驗時直流耐壓合格,在空負荷試運行18 h時,L3相電纜絕緣擊穿并接地。
IEC 60840-1999標準對30~150kV交聯聚乙烯等絕緣電力電纜及其附件的竣工試驗首先推薦1.73U0,5 min交流耐壓試驗。我國35(26)kV等級電纜范圍屬于IEC60840-1999標準范圍。國外對XLPE絕緣線芯模擬在不同頻率下擊穿電壓進行的試驗研究表明,在頻率35~75Hz(有資料稱30~75Hz)時,擊穿電壓值均落在可置信度95%之內。也就是說,當XLPE電纜長度、截面不同時,試驗的等值負荷電容量變化時,諧振試驗頻率可選擇為35~75Hz或30~75 Hz范圍與運行電壓頻率的差異較小。廣東省在相關規定中選用的頻率為35~75Hz。交接試驗電壓為2U0(考慮了系統*大運行電壓,即1.5 min;重做終端或接頭后的耐壓試驗電壓為1.6U0,5min。
為了滿足不同長度、不同截面的35(26)kV交聯電纜的交接試驗和重做終端或接頭后的預防性耐壓試驗,一般可用多只(每只質量不超過25kg)電抗器采用不同的串并聯組合方式。同時,還要考慮到幾十米短電纜的試驗,要配置一臺相應電壓和電容量的補償電容器。若短電纜的電容量過小無法在限定頻率(30~75Hz)內實現串聯諧振,則可將補償電容器并聯在被試電纜上進行電纜的交流耐壓試驗。
35(26)kV交聯電纜定期預防性試驗現為每3年測量一次電纜主絕緣的絕緣電阻、外護套絕緣電阻、銅屏蔽直流電阻與導體直流電阻之比或銅屏蔽層感應電壓和電流,不再進行定期預防性耐壓試驗。26~10 kV交聯電纜交接和預防性試驗由于10(6)kV和15(8.7)kV電壓等級電纜均用于10kV系統,我們認為其試驗標準應按10kV系統的絕緣配合和使用條件進行交接和預防性試驗。廣東省亦曾按這一技術條件規定了相應的試驗標準。但省內有的單位卻選用了不同的試驗標準(10(6)kV電纜交流耐壓為13kV,5 min; 1(8.7)kV電纜交流耐壓為18 kV,5min)。當試驗電壓提高后相應的試驗設備的容量和重量也將增加。從絕緣配合和交流耐壓試驗的理論可知,具體交流耐壓應按運行電壓選擇而不應按設備的銘牌電壓選擇?!?/div>
對于重做電纜頭或接頭的交聯電纜仍可按35 kV級電纜的交流耐壓試驗標準選擇,即1.6U0,5 min。應該指出,6~10kV交聯電纜的主絕緣厚度較35 kV交聯電纜的主絕緣厚度薄得多,實踐證明采用直流泄漏試驗對6~10kV交聯電纜進行絕緣綜合診斷有一定效果。日本中央電力研究所和關西電力株式會社6~10kV交聯電纜在現場使用的還是直流泄漏試驗。1993年日本電線工業會發表論文[3]認為,對6~10kV等級交聯電纜預防性試驗項目有兩項:電纜投運未滿10年者,每1~2年定期測量主絕緣絕緣電阻、外護套絕緣電阻、銅屏蔽層直流電阻;投運10年以上時,還要再進行直流泄漏試驗,對電纜進行絕緣綜合診斷。國內部分單位參照日本的規定對6~10kV交聯電纜直流泄漏試驗的試驗電壓,直流泄漏試驗電壓遠低于直流耐壓值,直流泄漏試驗對交聯電纜絕緣的破壞性很小。因此,直流泄漏試驗屬絕緣非破壞性試驗(而直流耐壓試驗屬破壞性試驗)。對6~10kV交聯電纜交接試驗和重做終端或接頭后的耐壓試驗應優先采用35~75 Hz(或30~75Hz)變頻串聯諧振試驗。但當不具備變頻串聯諧振試驗設備時,直流泄漏電流試驗或直流耐壓試驗也可作為替代試驗。對6~10kV交聯電纜的直流泄漏電流和直流耐壓試驗的絕緣診斷功能應給以一定的重視和研究,因為對于交聯電纜之類大電容試驗,直流試驗的設備和方法均比交流試驗設備要簡單輕便得多?!?/div>
a)傳統的直流耐壓試驗對交聯電纜絕緣既有破壞作用,也不能準確診斷絕緣狀況。因此交聯電纜的交接試驗較合適的試驗方法是進行2U0,5min的變頻串聯諧振試驗,試驗電流頻率為35~75 Hz(或30~75 Hz);重做終端或接頭后的耐壓試驗為1.6U0,5min的變頻串聯諧振試驗,試驗電流頻率為35~75 Hz(也可為30~75 Hz)。
b)對35(26)kV交聯電纜定期預防性試驗是每3年測量一次主絕緣的絕緣電阻、外護套絕緣電阻、銅屏蔽層直流電阻與芯線導體直流電阻之比或銅屏蔽層感應電壓和電流,不再進行定期的預防性耐壓試驗。
c)對6~10kV交聯電纜定期預防性試驗是每3年測量一次主絕緣的絕緣電阻、外護套絕緣電阻、銅屏蔽直流電阻與芯線導體直流電阻之比或銅屏蔽感應電壓和電流。在主絕緣的絕緣電阻或外護套的絕緣電阻不符合標準要求時,對電纜進行1.6U0,5min變頻串聯諧振試驗或進行直流泄漏電流試驗,作為電纜絕緣綜合診斷。