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电力交联聚乙烯电缆的交流耐压试验
2021-09-15

众所周知,高压电力电缆在城市电网中广泛使用,以110KV交联聚乙烯电缆为主,从出厂到安装,其间会发生损伤,只有竣工试验后才能从根本上保证电缆的安全使用。一般来说,受现场大容量工频试验的影响,这类电缆在使用前需要进行直流耐压试验,油浸纸绝缘电力电缆在试验中选择直流耐压,但电缆未来的运用存在电缆缺陷。另外,在交流聚乙烯电缆的试验中应用直流耐压试验,会在直流耐压通电后发生绝缘破坏。因此,加强对交联聚乙烯电缆的交流耐压试验是一个极其重要的研究课题。

 

一、交联电缆在进行直流耐压试验中出现的问题

 

相关理论研究和文献资料表明,交联聚乙烯在采用直流耐压试验中出现的问题主要宝库有以下几点,

 

(1)交联电缆和其他挤出绝缘电缆在直流电压整体中,电缆绝缘的电场需要严格按照材料所具有的电阻率分布。但在交流电压中,电缆绝缘的电场需要按照各种介质的介电常数分布,由此可知,直流电压和交流电压的电场强度不同。另外在交流电压整体绝缘较弱的区域,无法再通过直流电压试验进行检测;

 

(2)施加直流电压后,电子逐渐注入交联聚乙烯聚合物的内部,在电缆半导体的突出区域和绝缘杂质中局部形成一定量的空间电荷,由于空间电荷的影响,该区域的电场强度不会降低,不会发生破坏现象。但在交流电压下直流电压的电场强度降低的区域绝缘最弱;

 

(3)交联电缆最重要的弱点之一是绝缘内部出现水枝现象,外加电压性质的变化和加压时间对介质内的水枝产生不同程度的影响,在直流电压下,树枝在短时间内形成电树枝,介质整体的绝缘性发生根本性变化,从而发生早期损伤;

 

(4)用交联聚乙烯电缆进行直流电压试验时,电荷的记忆现象,即在直流电压整体中,单极性参与电荷需要非常长的时间放电所有介质。但在电缆被使用时,这种直流电压和交流电压耦合,电缆容易被破坏。

 

串联谐振


二、交流耐压试验中常见的方法

 

(1)超低频法

 

众所周知,电缆容量较大,进行工频试验后,变压器容量发生变化,需要提高容量大的试验电源,从根本上保证电缆在运行中能够提供无功功率。但该方法不能在现场使用,以超低频率为主要试验电源,故但是,超低频法对检测出的交联聚乙烯电缆和附件绝缘的缺陷效果比较差,因此现阶段超频法应用于电压电缆的频率较高;

 

(2)振荡电压法

 

对电缆进行直流冲击时,通过一定的电压后放电电阻、电感,再形成阻尼振动电压,利用阻尼振动电压可以检测电缆绝缘和附件中存在的缺陷,这在直流耐压试验中仍然有很大的效果。但本质上仍然是其中主要表现在两个方面:一方面是振荡电压减弱,无法从根本上满足电缆,另一方面是高频电压会对电缆造成不同程度的损伤;

 

(3)谐振耐压法

 

谐振耐压法主要是指改变实验电路中的电缆、频率,使电路整体处于谐振状态,利用谐振耐压法可以满足高电压和大电流的测试要求。此外,从谐振耐压法的调整方法来看,可以分为调感式和调频式两种类型,从谐振耐压法的使用方法来看,可以分为串联谐振和并联谐振两种类型。

 

1.调感式共振耐压

 

对电抗器的电量感和电缆线的基本容量进行电路调节后,在50HZ下会发生共振,满足整个试验的基本需要;

 

2.调频式谐振耐压

 

在改变试验中电源的输出频率时,其电路中的固定电感量和相应的试件从根本上满足谐振的基本要求,满足整个试验的基本要求;

 

3.串联谐振法

 

进行试验时,变压器的电流必须满足试验整体的要求,但电压达不到试验电压时,必须选择电抗器或试件串联方式进行试验。电路处于谐振状态时,试验品出现相应的电路质量系数的倍数,变压器的输出电压发生变化。在满足电源的供给能力之前,电路中的有效功率将会损失;

 

4.并联谐振法

 

在试验中变压器的电压满足试验要求,电流不满足要求的情况下,通过电抗器和试验品并联方式满足试验中谐振所要求的电路参数,促进试验的积极展开。同时选择并联谐振法,电抗器的基本电感性电流补偿试验品的电容性电流;


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