電力電纜常識性知識 電纜附件 電纜終端 通俗易懂電纜電壓等級和芯數(shù)我國電纜產(chǎn)品的電壓等級包括:0.6/1、1/1、3.6/6、6/6、6/10、8.7/10、8.7/15、12/15、12/20、18/20、18/30、21/35、26/35、36/63、48/63、64/110、127/220、190/330、290/500kV共19種。電壓等級有兩個數(shù)值(U0/U),用斜杠分開,U0表示電纜導體和接地的外屏蔽層之間的額定電壓,U表示電力系統(tǒng)的線電壓。電纜額定電壓(U0/U)的選定是由系統(tǒng)的不同接地方式?jīng)Q定的,中性點的接地方式有直接接地、小電阻接地、消弧線圈接地、不接地4種方式。電纜導體截面積有:1.5、2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150、185、240、300、400、500、630、800、1000、1200、1400、1600、1800、2000、2500mm2,共27種,其中35~240mm2為常用電纜導體截面積。電纜導體芯數(shù)有:單芯、兩芯、三芯、四芯、五芯,計5種。單芯電纜是指一個絕緣層內(nèi)只有一路導體。一般大截面導體、高電壓等級電纜多采用此結(jié)構(gòu)。基本結(jié)構(gòu),圖示如下:兩芯電纜多用于傳送單相交流電或者直流電。例如,用在220V單相供電系統(tǒng)中,一根火線,一根零線。三芯電纜由三根相互絕緣的導體絞合而成,多用在三相交流系統(tǒng)中,三根導體中流過ABC三相電流。基本結(jié)構(gòu),圖示如下:四芯電纜分兩種:一種是3+1電纜,其中,3表示ABC三根相線,1表示中性線,中性線的線徑小于相線的線徑;另外一種是等截面四芯電纜,多用在三相電流有可能不平衡,導致中性線上電流比較大的場合。五芯電纜由5根相互絕緣的導體絞合而成,常用在三相五線制中。五芯電纜分兩種:一種是3+2電纜,3表示3根相導體同線徑,2表示中性導體和接地導體同線徑;另外一種是4+1電纜,表示3根相導體和中性導體同線徑,接地導體一種線徑。電纜的基本結(jié)構(gòu)電纜導體層的作用是,提供電能流通的路徑,用來傳輸電能,是電纜的一個主要部分。電纜線芯一般是單根實心或者由多股導線單絲絞合而成圓形、橢圓形、中空圓形和扇形。一般截面在35mm2及以下電纜的線芯可做成單股的實心導體,其余規(guī)格均采用多根單絲絞合形式。電纜絕緣層的作用是,將線芯與大地以及不同相的線芯間在電氣上彼此隔離,從而保證電能輸送。主要絕緣介質(zhì)的型式結(jié)構(gòu)電纜,如下:各絕緣介質(zhì)的主要特性,有:油浸紙絕緣:怕水,需金屬防水層,除500kV及以上超高壓充油電纜外,基本被交聯(lián)電纜所取代。橡膠絕緣:乙丙橡膠電纜最高使用電壓已達150kV。聚氯乙烯絕緣:介損大,含氯,運行溫度低,一般只用于6kv及以下電壓等級,將被淘汰。聚乙烯絕緣:熔融溫度低(70℃),最高工作電壓達500kV。交聯(lián)聚乙烯:通過化學或物理方法將聚乙烯分子鏈間相互交聯(lián)。最高運行溫度可達90℃,短路時導電線芯允許的最高溫度可達250℃。極大地提高了電纜的安全載流量和短路容量。其最高工作電壓達500kV。從1kV到500 kV的各種電力電纜中,交聯(lián)聚乙烯是當前應用最廣的一種絕緣材料,幾乎完全取代了紙絕緣。電纜絕緣層的厚度大小,主要與電纜電壓U0的等級有關(guān),參數(shù)詳見下表:電力電纜試驗技術(shù)知識
電力線路按結(jié)構(gòu)分為架空線路和電纜線路兩種,架空線路的導線通過大氣、絕緣子實現(xiàn)電氣絕緣隔離,大地為地電極。電纜線路的導線通過絕緣材料隔離后被封閉在接地的金屬屏蔽內(nèi)部。我國電壓等級劃分為:220/380V、3kV、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV等,并劃分為輸電電壓與配電電壓兩類。
電纜的基本結(jié)構(gòu),主要包括如下:
電纜保護層的作用是,保護電纜免受外界雜質(zhì)和水分的侵人,以及防止外力直接損壞電纜絕緣層,因此它的質(zhì)量好壞對電纜的使用壽命有很大影響。保護層材料的密封性和防腐性必須良好,并且有一定機械強度,適當考慮空氣中敷設(shè)電纜的外護套材料的阻燃性能。外護層按加強層、鎧裝層和外被層結(jié)構(gòu)順序,以兩個阿拉伯數(shù)字表示,每一個數(shù)字表示所采用的主要材料。內(nèi)護層更是重要的保護,其代號如下表:
電纜屏蔽層的作用是,在電纜結(jié)構(gòu)上的所謂“屏蔽”,實質(zhì)上是一種改善電場分布的措施。內(nèi)屏蔽層的作用是,消除導體表面的不光滑(多股導線絞合會產(chǎn)生的尖端)所引起導體表面電場強度的增加,使絕緣層和電纜導體有較好的接觸,提高耐電強度。外屏蔽層的作用是,在絕緣表面和護套接觸處也可能存在間隙是引起局部放電的因素,故在絕緣層表面加一層半導電材料的屏蔽層,它與被屏蔽的絕緣層有良好接觸,與金屬護套等電位,從而避免在絕緣層與護套之間發(fā)生局部放電,這一層屏蔽為外屏蔽層。金屬屏蔽層的作用是,沒有金屬護套的擠包絕緣電纜,除半導電屏蔽層外,還要增加用銅帶或銅絲繞包的金屬屏蔽層,這個金屬屏蔽層的作用,在正常運行時通過電容電流;當系統(tǒng)發(fā)生短路時,作為短路電流的通道,同時也起到屏蔽電場的作用。可見,如果電纜中這層外半導體層和銅屏蔽不存在,三芯電纜中芯與芯之間發(fā)生絕緣擊穿的可能性非常大。
電纜附件
電纜附件,主要包括終端頭與中間接頭。終端頭是將電纜與其他電氣設(shè)備連接的部件;中間接頭是將兩根電纜連接起來的部件。良好的電纜附件,線芯連接主要是聯(lián)接電阻小而且聯(lián)接穩(wěn)定,能經(jīng)受起故障電流的沖擊;長期運行后其接觸電阻不應大于電纜線芯本體同長度電阻的1.2倍。電纜附件的絕緣性能應不低于電纜本體,所用絕緣材料的介質(zhì)損耗要低,在結(jié)構(gòu)上應對電纜附件中電場的突變能完善處理,有改變電場分布的措施。應具有一定的機械強度、耐振動、耐腐蝕性能;此外還應體積小、成本低、便于現(xiàn)場安裝。電纜附件的種類繁多,具有不同類型的特點及局限性,一般不能相互取代。常見的有如下幾種:
繞包型:用制成的橡膠帶材(自粘性)現(xiàn)場繞包制作的電纜附件稱為繞包式電纜附件,有手工與機械繞制。該附件易松脫、耐火性較差、壽命短。模塑式:一般僅用于10kV及以下電壓等級的中間接頭。在現(xiàn)場進行加模加溫,與電纜融為一體,該附件制作工藝復雜且時間長,不適用于終端接頭。澆注式:用熱固性樹脂作為主要材料在現(xiàn)場澆灌而成,所選的材料有環(huán)氧樹脂、聚氨脂、丙烯酸脂等,該類附件的致命缺點是固化時易產(chǎn)生氣泡。澆注式終端由預制式外殼、套管和上蓋三個部分組成。在現(xiàn)場進行安裝時將液體或加熱后呈液態(tài)的絕緣材料作為終端的主絕緣,澆注在現(xiàn)場配好的殼體內(nèi),一般用于10kV及以下的油浸紙電纜終端中。施工如下圖,所示:
預制型:用硅橡膠注射成不同組件,一次硫化成型,僅保留接觸界面,在現(xiàn)場施工時插入電纜而制成的附件。特點是集終端頭的內(nèi)外絕緣、密封和改善電場分布的應力錐于一體,安裝工藝簡單,絕緣性能好,安裝質(zhì)量易于控制但價格為熱縮型附件的3-6倍。該施工工藝將環(huán)境中不可測的不利因素降低到最低程度,因此該附件具有巨大的潛在使用價值,是交聯(lián)電纜附件的發(fā)展方向,但制造技術(shù)難度高,涉及多種學科及行業(yè)。預制式附件在電纜的三叉口及屏蔽口以下的安裝材料仍采用熱縮材料,因此實際上是預制式和熱縮式的組合。預制式電纜附件,所用材料一般為硅橡膠或乙丙橡膠。主要采用幾何結(jié)構(gòu)法即應力錐來處理應力集中問題。其主要優(yōu)點是材料性能優(yōu)良,安裝更簡便快捷,無需加熱即可安裝,彈性好,使得界面性能得到較大改善。中低壓以及高壓電纜采用的主要形式。存在的不足在于對電纜的絕緣層外徑尺寸要求高,通常的過盈量在2~5mm(即電纜絕緣外徑要大于電纜附件的內(nèi)孔直徑2~5mm),過盈量過小,電纜附件將出現(xiàn)故障;過盈量過大,電纜附件安裝非常困難(工藝要求高)。特別在中間接頭上問題突出,安裝既不方便,又常常成為故障點。此外價格較貴。使用中關(guān)鍵技術(shù)問題是,附件的尺寸與待安裝的電纜的尺寸配合,要符合規(guī)定的要求。另外也需采用硅脂潤滑界面,以便于安裝。
熱收縮型:將橡塑合金制成具有“形狀記憶效應”的不同組件制品,在現(xiàn)場加熱收縮在電纜上而制成的附件。該附件具有重量輕、施工簡單方便、運行可靠、價格低廉等特點;簡單、安裝方便、價格低廉、適應性強,廣泛用于中、低壓等級。熱縮電纜終端,如下圖示:
冷縮式:也稱常溫收縮型。用硅橡膠、三元乙丙橡膠等彈性體先在工廠預擴張并加入塑料支撐條而成型。在現(xiàn)場施工時,抽出支撐條使管材在橡膠固有的彈性效應下,收縮在電纜上而制成電纜附件。該附件最適合于不能用明火加熱的施工場所,如礦山、石油化工等。冷收縮式電纜附件是利用彈性體材料(常用的有硅橡膠和乙丙橡膠)在工廠內(nèi)注射硫化成型,再經(jīng)擴徑、襯以塑料螺旋支撐物構(gòu)成各種電纜附件的部件。現(xiàn)場安裝時,將這些預擴張件套在經(jīng)過處理后的電纜末端或接頭處,抽出內(nèi)部支撐的塑料螺旋條(支撐物),壓緊在電纜絕緣上而構(gòu)成的電纜附件。因為它是在常溫下靠彈性回縮力,而不是像熱收縮電纜附件要用火加熱收縮,故俗稱冷收縮電纜附件。早期的冷收縮電纜終端頭只是附加絕緣采用硅橡膠冷縮部件,電場處理仍采用應力錐型式或應力帶繞包式。普遍都采用冷收縮應力控制管,電壓等級從10kv到35kv。冷收縮電纜接頭,1kv級采用冷收縮絕緣管作增強絕緣,10kv級采用帶內(nèi)外半導電屏蔽層的接頭冷收縮絕緣件。三芯電纜終端分叉處采用冷收縮分支套。冷收縮式電纜附件具有體積小、操作方便、迅速、無需專用工具、適用范圍寬和產(chǎn)品規(guī)格少等優(yōu)點。與熱收縮式電纜附件相比,不需用火加熱,且在安裝以后挪動或彎曲不會像熱收縮式電纜附件那樣出現(xiàn)附件內(nèi)部層間脫開的危險(因為冷收縮式電纜附件靠彈性壓緊力)。與預制式電纜附件相比,雖然都是靠彈性壓緊力來保證內(nèi)部界面特性,但是它不像預制式電纜附件那樣與電纜截面一一對應,規(guī)格多。必須指出的是,在安裝到電纜上之前,預制式電纜附件的部件是沒有張力的,而冷收縮式電纜附件是處于高張力狀態(tài)下,因此必須保證在貯存期內(nèi),冷收縮式部件不應有明顯的永久變形或彈性應力松弛,否則安裝在電纜上以后不能保證有足夠的彈性壓緊力,從而不能保證良好的界面特性。施工如下圖示:
高壓110kV以上電纜附件,類型同上,但樣式和結(jié)構(gòu)工藝有所不同,圖例如下:
瓷套式戶外電纜終端
解析:主要由接線柱、應力錐、應力錐罩、瓷套和尾管等零件組成,應力錐采用橡膠材料橡膠注橡成型,瓷套采用高強度、大小傘裙結(jié)構(gòu),外形呈錐形,具有很好的防污閃特性。內(nèi)部采用彈簧錐托定位結(jié)構(gòu),使應力錐和硅油隔離開,克服了應力錐由于材料老化帶來的彈性松弛、應力錐與電纜外半導電層接觸不良等弊病,提高了應力錐壽命。
復合管套式戶外電纜終端
解析:外絕緣由環(huán)氧玻璃纖維管及硅橡膠雨裙組成的復合套管,內(nèi)部結(jié)構(gòu)與瓷套式終端相近,具有瓷套式終端的全部優(yōu)點,同時具有優(yōu)良的防爆性能,重量輕,便于裝卸運輸,極利于安裝操作。
GIS電纜終端
解析:分插拔式與裝配式,兩者在頂部密封處理與尾管結(jié)構(gòu)有所不同,其他主要結(jié)構(gòu)一致;由于GIS是在全封閉的環(huán)境下運行,可以免受大氣條件與污穢的影響,加上SF6氣體的良好絕緣特性,所以GIS的外絕緣采用環(huán)氧樹脂套管,內(nèi)絕緣采用應力錐加彈簧錐托頂緊結(jié)構(gòu),且為全干式,無需加任何絕緣澆注劑,杜絕了運行中漏油現(xiàn)象。
整體預制式電纜終端(柔性干式戶外終端)
解析:在工廠整體預制成型,內(nèi)部復合了半導電硅橡膠應力錐,與瓷套式、復合套管式相比,結(jié)構(gòu)大大簡化,安裝時只需按要求處理好電纜本體后,將終端主體套入電纜端頭位置即可,安裝極為方便,可傾斜安裝在架空線塔上,且具有無油、防爆、重量輕等特點。
高壓電纜絕緣接頭與直通接頭
解析:插入式裝配型絕緣接頭,接頭主體主絕緣為高性能絕緣樹脂,采用真空澆注成型工藝與金屬保護殼成型為一個整體,連接金具為插拔式免模壓結(jié)構(gòu),安裝極為方便。
高壓電纜分支接頭
解析:整體插拔式高壓分支接頭,分支主體是由熱固性樹脂或絕緣橡膠真空注射而成的一整體實心模件,無需添加絕緣澆注劑或絕緣氣體,主體外殼為金屬構(gòu)件,防水,防潮,耐機械應力,安裝為全插拔式,直接將各相電纜插入分支主體即可,可埋于地下,也可安裝在電纜溝或電纜井內(nèi)。
電力電纜試驗,是鑒定電力電纜性能和質(zhì)量進行的各種試驗。電纜試驗就是檢查電纜質(zhì)量、絕緣狀況和對電纜線路所做的各種測試,由于電力電纜是用于傳輸大功率電能,一般在高電壓、大電流條件下工作,所以對其電性能要求很高,為了檢驗電纜的制造和安裝質(zhì)量,減少運行事故,提高供電可靠性,必須進行性能試驗。
電纜試驗的分類和方法
電纜試驗的分類有:例行、抽樣、型式、交接、狀態(tài)檢修試驗等。說明如下:
例行試驗:即出廠試驗,由制造廠完成。證明制造廠所生產(chǎn)的電纜符合基本技術(shù)條件,及時發(fā)現(xiàn)有制造缺陷的電纜。所有出廠電纜均應進行。
抽樣試驗:由制造廠完成。證明制造廠所生產(chǎn)的電纜符合技術(shù)條件,對部分出廠電纜進行,每批按一定比例抽取。
型式試驗:由制造廠委托權(quán)威試驗機構(gòu)完成。對任一種新型電纜,制造廠在投入批量生產(chǎn)之前,為了檢驗其性能所進行的試驗。對同一種類型電纜,型式試驗無須重復。
交接試驗:由使用單位或受使用單位委托的試驗機構(gòu)完成。檢查電纜及附件的安裝質(zhì)量,并據(jù)此決定電纜能否投入運行。
狀態(tài)檢修試驗:由使用單位或受使用單位委托的試驗機構(gòu)完成。對運行電纜按照基準周期進行,分為例行和診斷性試驗,獲取狀態(tài)量,評估狀態(tài),及時發(fā)現(xiàn)運行電纜中尚未引發(fā)事故或會影響其正常使壽命的隱患。
電纜試驗的方法有:絕緣電阻測試,泄漏電流試驗,直流耐壓試驗(已日漸廢止),介質(zhì)損耗因數(shù)試驗,交流耐壓試驗,電纜的絕緣油試驗。
試驗現(xiàn)場的安全管理
加強試驗現(xiàn)場的安全管理,完善試驗工作的安全組織措施和技術(shù)措施,才能保證試驗工作的順利進行。
(1)試驗工作的安全組織措施:①首先應做好試驗聯(lián)系工作。試驗工作是整個電纜敷設(shè)、安裝、檢修工作的重要組成部分。為了避免生產(chǎn)現(xiàn)場交叉作業(yè)的相互影響和人身設(shè)備安全,在試驗工作開始前,必須與工作總負責人相互聯(lián)系或者與相關(guān)部門、車間、班組負責人相互聯(lián)系。②試驗工作過程中,要向設(shè)備管理部門辦理組織措施:工作票制度;工作許可制度:工作監(jiān)護制度;工作間斷、轉(zhuǎn)移和終結(jié)制度。具體內(nèi)容詳見《電業(yè)安全工作規(guī)程》的規(guī)定。③在試驗工作中,要明確所有試驗人員的安全責任,職責清楚。試驗工作至少應有兩人(不熟悉本工作者不得承擔主要工作),試驗前現(xiàn)場負責人應對全體試驗人員詳細布置試驗任務、明確各自承擔的工作以及現(xiàn)場試驗工作的安全技術(shù)措施,有關(guān)安全注意事項。④由于電纜試驗工作的特殊性,所以試驗過程中,必須傳達正確的口令,做到有呼必應。
(2)試驗工作的安全技術(shù)措施:①首先應將所有與試驗電纜有電聯(lián)系的電源全部停電。②將已停電的電纜,用合格的驗電器進行三相驗電,驗證電纜確已無電壓。③在驗明電纜三相確無電壓后,在工作電纜的兩端分別懸掛好短路接地線。④在工作地點及周圍的有關(guān)設(shè)備上懸掛相應的標示牌、裝設(shè)必要的遮欄,提醒或告誡所有工作人員,同時限制工作人員的活動范圍。⑤試驗負責人在試驗開始前,應再次檢查安全措施布置是否符合現(xiàn)場實際要求,試驗接線是否正確無誤。試驗設(shè)備的選擇是否符合現(xiàn)場試驗要求等。而后通知所有試驗無關(guān)人員撤離試驗區(qū)域,并派專人看守試驗區(qū)域內(nèi)的各個通道。⑥試驗工作人員在得到工作負責人明確的許可后,方可進行接通電源試驗。試驗中變換線或試驗完畢時,試驗人員必須首先切斷試驗電源,并對試驗設(shè)備和試驗電纜放電接地后,方可進行其他工作。
(3)操作試驗的安全注意事項:①應選派了解試驗設(shè)備、試驗儀器性能、原理、結(jié)構(gòu)和使用方法的人作為試驗人員,要選派熟習有關(guān)試驗技術(shù)標準、技術(shù)規(guī)程的試驗人員作為主要工作人員。②要合理、科學地布置試驗場所、保證試驗人員的活動范圍和與帶電部分的最小安全距離符合下表的規(guī)定。③試驗設(shè)備的高壓引出線應盡量縮短,應與接地體、無關(guān)設(shè)備的距離留有足夠的安全裕度,防止試驗中對接地體和其他物件放電,防止附近工作設(shè)備產(chǎn)生感應電壓而擊傷人。④試驗人員應集中精力、有條不紊地操作,當發(fā)現(xiàn)異常情況時,應首先停止升壓,隨后降壓、斷電、放電,分析異常原因采取措施。⑤試驗結(jié)束后,試驗人員應拆除自裝的接地短路線,并對被試電纜進行全面檢查、清理工作現(xiàn)場的雜物。⑥及時填制試驗記錄,整理試驗報告,同時恢復試驗中所拆或所變更的設(shè)備引線。
電纜試驗方法介紹
絕緣電阻試驗
在進行電纜的絕緣電阻測量時需要對電纜的外皮以及芯線之間或者外皮之間或芯線之間的絕緣電阻進行測量。測量絕緣電阻的基本原理和普通電阻的測量相似,也是在試品的兩端加上一個較為穩(wěn)定的直流電壓,然后通過測量儀器將試品上流過的電流大小和時間的關(guān)系表示出來,從而經(jīng)過換算可以得到電纜試樣的絕緣電阻隨時間變化的曲線,在曲線上可以得出某個特定時間的絕緣電阻值。對于容量比較大的電纜來說,通常情況下吸收比的概念更能說明問題,因此用它來代替絕緣電阻測量的結(jié)果。在工程實際測量之中,通常用兆歐表作為測量設(shè)備。
電纜主絕緣耐壓試驗問題,電纜容性電流很大,現(xiàn)場難以進行電纜的工頻耐壓試驗
影響主絕緣絕緣電阻值的因素:首先決定于絕緣的尺寸和材料,不同型號的電纜,絕緣材料與結(jié)構(gòu)差異較大。受電纜頭污穢狀況、大氣濕度等因素的影響很大,不同的絕緣材料在相同的受潮條件下,電氣擊穿強度的降低也不大相同。GB50150-2006交接試驗標準對電纜主絕緣的絕緣電阻值未作具體規(guī)定。Q/CSG10007-2004預防性試驗規(guī)程要求大于1000M2。比較全面的判斷參考值參見下表。測量數(shù)值應換算到每km值,便于比較。主絕緣絕緣電阻測量:
主絕緣絕緣電阻值參考標準:
外護套絕緣電阻測量,試驗目的:檢測電纜在救設(shè)后或運行中外護套是否損傷或受潮。
外護套破損的原因有:敷設(shè)過程中受拉力過大或彎曲過度;敷設(shè)或運行中由于施工和交通運輸?shù)戎苯油饬ψ饔?終端/中間接頭受內(nèi)部應力、自然拉力、電動力作用;白蟻吞噬、化學物質(zhì)腐蝕等。測量方法:三芯電纜三相共用外護套,只進行一次測量;單芯電纜分別在每一相測量,非被試相及金屬線芯(導體)接地。采用500V兆歐表,推薦大容量數(shù)字兆歐表(如:短路電流>3mA)GB50150-2006、Q/CSG10007-2004要求外護套絕緣電阻值不低于0.5M/km。注意問題:兆歐表“L”端引線和“E”端引線應具有可靠的絕緣。測量前后均應對電纜金屬護層充分放電,時間約2-3分鐘。若用手搖式兆歐表,未斷開高壓引線前,不得停止搖動手柄。電纜不接試驗設(shè)備的另一端應派人看守,不準人靠近與接觸。
泄漏電流試驗
泄漏電流試驗的基本原理是通過測量直流電壓作用下電纜試品中流過的電流大小發(fā)現(xiàn)電纜中存在的絕緣缺陷問題。一般情況下,電纜絕緣的直流耐壓試驗和泄漏電流試驗是同時開展的,在泄漏電流試驗中需要在試品的高壓側(cè)安裝適當?shù)奈脖怼T撛囼灪徒^緣電阻試驗的基本原理幾乎完全相同,所不同的就是該試驗中用高壓整流裝置供作為直流電源,試驗中指示電流的裝置是微安表。絕緣是否良好的指標是依據(jù)微安表顯示的泄漏電流來反映的。
直流耐壓試驗
直流耐壓試驗是傳統(tǒng)的檢測直流電纜絕緣缺陷的重要方法,其基本原理是首先將直流電壓施加在電纜的主絕緣上,這個直流電壓要求比電纜的正常工作電壓高,將這個電壓保持一段時間并且電壓值盡量恒定,如果被試電纜試樣能在這段時間經(jīng)受這樣高的直流電壓而不出現(xiàn)擊穿的現(xiàn)象,則可以判定其符合要求,這種試驗能夠發(fā)現(xiàn)絕緣嚴重的缺陷,從而及時采取措施而避免事故的發(fā)生。直流耐壓試驗電路原理接線圖,如下圖:
交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜電性能優(yōu)良,已成為紙絕緣電纜的替代品。按高壓試驗的通用原則,被試品上所施加的試驗電壓場強應模擬高壓電器的運行狀況。這對檢驗交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜效果不明顯,而且還可能產(chǎn)生負作用,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:(1) 交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜在交、直流電壓下的電場分布不同。交聯(lián)聚乙烯絕緣層是采用聚乙烯經(jīng)化學交聯(lián)而成,屬整體型絕緣結(jié)構(gòu),其介電常數(shù)為2.1~2.3,受溫度變化的影響較校在交流電壓下,交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣層內(nèi)的電場分布是由介電常數(shù)決定的,即電場強度是按介電常數(shù)反比例分配的,這種分布比較穩(wěn)定。在直流電壓作用下,其絕緣層中的電場強度是按絕緣電阻系數(shù)正比例分配的,而絕緣電阻系數(shù)分布是不均勻的。這是因為交聯(lián)聚乙烯電纜在交聯(lián)過程中不可避免地溶入一定量的副產(chǎn)品,它們具有相對小的絕緣電阻系數(shù),但在絕緣層徑向分布是不均勻的,所以在直流電壓下交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣層中的電場分布不同于理想的圓柱體絕緣結(jié)構(gòu),與材料的不均勻性有關(guān)。(2) 交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜在直流電壓下會積累單極性電荷,釋放由直流耐壓試驗引起的單極性空間電荷需要很長時間。電纜如果在直流殘余電荷未完全釋放之前投入運行,直流電壓便會疊加在工頻電壓峰值上,電纜上的電壓值將遠遠超過其額定電壓。這會導致電纜絕緣老化加速,使用壽命縮短,嚴重的會發(fā)生絕緣擊穿。(3) 交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的半導體凸出處和污穢點等處容易產(chǎn)生空間電荷,但如果在試驗時電纜終端接頭發(fā)生表面閃絡或電纜附件擊穿,會造成電纜芯線中產(chǎn)生波振蕩,危害其他正常的電纜和接頭的絕緣。交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜一個致命弱點是絕緣內(nèi)容易產(chǎn)生水樹枝,在直流電壓下,水樹枝會迅速轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌渲Γ⑿纬煞烹姡铀倭私^緣水劣化,以致于在運行工頻電壓作用下形成擊穿。(4) 直流耐壓試驗不能有效發(fā)現(xiàn)交流電壓作用下電纜的某些缺陷。如在電纜附件內(nèi),在交流電壓下,絕緣機械損傷等缺陷處最易發(fā)生擊穿,在直流電壓下則不會。直流耐壓試驗模擬高壓交聯(lián)電纜的運行工況,其試驗效果差,并且有一定的危害性。
直流耐壓試驗不能有效地發(fā)現(xiàn)高壓交聯(lián)聚乙烯主絕緣電纜的缺陷,因此不宜用于測試;交流耐壓試驗是檢驗交聯(lián)電纜絕緣質(zhì)量的有效手段。準確有效的掌握電纜各部位的運行狀況有利于提高電纜的安全運行,減少電纜在運行中的故障。
交流耐壓試驗
下圖為交流耐壓試驗的原理圖。該試驗通過檢測在交流高壓下試品的絕緣性能發(fā)現(xiàn)其中存在的缺陷和問題。國家規(guī)定如果被試電纜能夠承受工頻試驗電壓一分鐘而不發(fā)生擊穿以及絕緣閃絡或者其他異常問題,則可以判斷該電纜絕緣良好。圖中R1的作用是限制被試電纜放電時變壓器的短路電流,使之低于允許值,并且高壓繞組的電壓梯度需低于危險值;R2的作用是限制球隙放電的電流大小;調(diào)壓變壓器的作用是對試驗電壓的幅值大小以及電壓上升和下降的速度等進行調(diào)節(jié);試驗變壓器的選擇方面可以使用單臺或者串級的試驗變壓器,具體依照試驗具體情況而定。
主絕緣交流耐壓試驗典型缺陷:
介質(zhì)損耗試驗
介質(zhì)損耗角正切試驗是檢測絕緣缺陷的有效方法。在試驗時,通過在絕緣上施加交流電壓可以檢測絕緣的損耗大小,如果電纜的絕緣出現(xiàn)老化變質(zhì)或受潮等現(xiàn)象時,通過檢測電纜電流有功分量變大的現(xiàn)象可以判斷絕緣損耗的增大。同時,因為損耗和有功電流以及電纜絕緣的體積均有直接關(guān)系,因此不同大小的絕緣其損耗也不同,為了排除該因素的影響,在實際中一般采用另一個指標tgδ 來衡量。tgδ 的大小可以用很多種方法來進行測量,其中傳統(tǒng)上一般采用西林電橋法即平衡測量法來檢測介質(zhì)損耗角正切的大小。由于技術(shù)不斷發(fā)展,出現(xiàn)了更為方便的測量方法,例如角差法就是其中的一種,它用直接測量的方式判斷電壓電流之間的夾角,從而方便的得到介質(zhì)損耗角正切的大小,正因為如此,角差法在當前的介質(zhì)損耗角正切的試驗中得到了越來越廣泛的應用。
局部放電試驗
電纜絕緣在局部放電試驗可以利用局部放電時產(chǎn)生的一系列的電、聲、光、熱等現(xiàn)象進行檢測。主要的檢測內(nèi)容應該包括以下幾個方面:首先應該根據(jù)試驗現(xiàn)象判斷是否有局部放電現(xiàn)象的發(fā)生即定性測量;如果有局部放電的話要能檢測出放電量的多少即定量測量,這是最重要的環(huán)節(jié);產(chǎn)生局部放電時的起始放電和熄滅的電壓值必須能靈敏的進行檢測;另外如果有局部放電的話應該找到放電的部位。局部放電有很多試驗方法,可以從大體上將其分為電和非電的兩大類,再進行精確分類的話可以分為超聲波法、光側(cè)發(fā)、RIV法、射頻檢測法、脈沖電流法、DGA法、介質(zhì)損耗法、電氣檢測法等,其中電氣檢測法是當前應用的最廣泛的方法,能同時檢測出是否存在局部放電以及放電的強弱。
絕緣油試驗
充油電纜的電纜油是其中重要的絕緣介質(zhì),因此可以通過對油樣進行預防性試驗以對電纜的絕緣性能有一個大致的了解。對油樣進行預防性試驗時其試驗內(nèi)容有很多,有色譜分析、tgδ 測量、含水量測試、交流擊穿強度試驗等等。在進行油樣試驗時,首先要從電纜中采集油樣,而這一環(huán)是整個油樣測試中相當重要的環(huán)節(jié),直接影響了后面的測試結(jié)果。在采集油樣時應該本著這樣一種原則,即任何時候都不能讓灰塵和水分等雜質(zhì)進入油樣而影響試驗的結(jié)果,因此在采集時需要遵守相關(guān)規(guī)定并且十分謹慎。在采集油樣時應該在電纜中距離供油點較遠的那一端進行采集,如果要采集的電纜段的兩端均有供油,則哪一邊油壓較低就應在哪一段采集,采集出來的油樣需要進行干燥處理并且放置于廣口瓶內(nèi)。
交叉互聯(lián)系統(tǒng)試驗
有單芯電纜組成的三相輸電系統(tǒng)中,金屬護層接地方式有a兩端接地、b單端接地、c交叉互聯(lián)接地等3種接地方式,如下圖。交叉互聯(lián)性能檢驗交接試驗推薦采用的方式,應作為特殊試驗項目。使所有互聯(lián)箱連接片處于正常工作位置,在每相電纜導體中通以大約100A的三相平衡試驗電流。在保持試驗電流不變的情況下,測量最靠近交叉互聯(lián)箱處的金屬套電流和對地電壓。測量完后將試驗電流降至零,切斷電源。然后將最靠近的交叉互聯(lián)箱內(nèi)的連接片重新連接成模擬錯誤連接的情況,再次將試驗電流升至100A,并再測量該交叉互聯(lián)箱處的金屬套電流和對地電壓。測量完后將試驗電量降至零,切斷電源,將該交叉互聯(lián)箱中的連接片復原至正確的連接位置。最后再將試驗電流升至100A,測量電纜線路上所有其它交叉互聯(lián)箱處的金屬套電流和對地電壓。
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