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高压电缆主绝缘交流耐压试验的研究

时间:2018-08-07 14:18:00        阅读:290
文章标题:高压电缆主绝缘交流耐压试验的研究关  键 词:高压,电缆,主绝缘,交流耐压,试验研究概      述:根据电缆试验电压的要求,选择具有合适电压的试验变压器,使试验变压器的高压侧的额定电压UN大于电缆的试验电压UC,即UN>UC;其次检查试验变压器所需的低压侧电压,是否能和现场的电源电压、调压器相匹配。

1、电压选择

根据电缆试验电压的要求,选择具有合适电压的试验变压器,使试验变压器的高压侧的额定电压UN大于电缆的试验电压UC,即UN>UC;其次检查试验变压器所需的低压侧电压,是否能和现场的电源电压、调压器相匹配。

交流耐压试验接线图
图1-1 交流耐压试验接线图

交流耐压试验电压值既要能满足发现被试品的绝缘缺陷,考核其绝缘的抗电强度,又要尽可能避免在试验过程中对绝缘造成较大的损伤,所以确定恰当的试验电压值意义重大。一般对定型的电缆,根据预防性试验规程确定其试验电压值。在这里取试验电压UC=1.1U0=(1.1×500)/√3kV=320kV,U0为电缆的相电压。由此,变压器电压高压侧的额定电压设为UN=330kV。

2、电流选择

根据电缆所需的电流IC选择高压试验变压器的额定输出电流IN,使其大于电缆所需的电流IC,即IN>IC而电缆所需的电流IC可按下式进行估算:

IC=2πfCxUC×10-3=2π×7.6161×320×10-3=765.7A

其中Cx为被试品电容和附加电容。高压试验变压器的额定输出电流取IN=770A。

3、试验变压器容量的选择

根据被试品的高压侧充电流IS试验变压器的额定电压UN,可以确定试验变压器的容量,其公式为:

P=UNIN=330×770=254100kVA

应当指出,选择的试验变压器的容量应尽可能大于计算结果,因为试验线路、试验设备,本身对地存在杂散电容,使得估算的试验电流小于实际值的缘故。

采用50Hz电压进行试验,由于电缆线路的电容较大,做工频耐压试验就需要大容量的试验变压器、调压器以及电源等工频试验设备。由上面的计算可知,变压器的电流和额定容量都比较大,现场往往难以办到,即使有试验设备,也需动用大型汽车、吊车等,费力费时。

4、超低频交流耐压试验

工频交流试验由于试验设备容量大而不适合现场试验要求,变频谐振试验装置试验产生谐振的条件难以满足,借鉴高压XLPE电缆的交流耐压试验中采用超低频作为试验电源的方法。ZC-524超低频高压发生器的工作频率仅为工频的1/500,理论上它的容量可以比工频交流试验降低500倍:

       I=2πfCU×10-3=2π×0.1×7.6161×320×10-3=15.31A

       P=2πfCU2×10-3=2π×0.1×7.6161×3202×10-3=490.02kVA

所以ZC-524超低频高压发生器的容量远比工频交流耐压的试验设备小。使得试验变压器的重量可大大降低,按照100~200N/kVA计算,变压器的重量达5~10吨,并不能很容易地移动到现场进行试验。因此这种方法主要应用于中低压电缆的试验,由于电压等级偏低,还不能用于110kV及以上的高压电缆试验。

5、交流耐压试验对绝缘缺陷的检测能力

交流耐压试验是鉴定电气设备绝缘强度的最严格、最有效和最直接的试验方法,它对判断电气设备能否继续参加运行具有决定性的意义,也是保证设备绝缘水平,避免发生绝缘事故的重要手段。

对电缆进行一系列的非破坏试验(绝缘电阻、tgδ试验、直流泄漏试验),能发现一部分绝缘缺陷,但是因为这些试验的试验电压比较低,对电缆某些局部缺陷反映不灵敏,而这些局部缺陷在实际运行中可能会逐渐发展成为影响安全运行的严重隐患。如局部放电缺陷可能会逐渐发展成为整体缺陷或局部缺陷,在过电压情况下使设备失去绝缘性能而引发事故。因此,为了更灵敏有效地查出电缆较危险的某些局部缺陷和的集中性缺陷,考验电缆主绝缘承受各种过电压的能力,就必须对电缆进行交流耐压试验。

交流耐压试验的电压、波形、频率和电压电缆的绝缘内的分布,一般应实际运行情况相吻合才能有效地发现绝缘缺陷。即电缆上所施加的试验电压场强必须模拟电缆的运行工况。电缆得出的通过或不通过的结论要代表电缆中的薄弱点是否对今后的运行带来危害。这就意味着试验中的故障机理应与电缆运行中的机理有相同的物理过程。因此,交流耐压试验对绝缘的考验比直流耐压试验更接近实际。

交流耐压试验是在接近运行条件的情况下,检验设备助绝缘水平。对设备来说,是一种破坏性试验。在交流耐压试验中,由于电压不断改变方向,因而如气隙发生放电后,每个半波里都要发生局部放电,这种放电往往会促使有机绝缘材料的分解、老化变质,降低其绝缘性能,使局部缺陷逐渐扩大。可能会对绝缘造成新的损伤或者加剧绝缘原有的损伤,但这些损伤在加压的时间内并未击穿显现出来,由于造成的绝缘损伤是不可恢复,永久性的,如果电缆继续投入使用,将会存在很大的安全隐患。因此,在进行交流耐压之前,必须先对其他绝缘试验(如测量绝缘电阻及吸收比,泄漏电流试验、tgδ试验、绝缘油试验等)结果进行综合分析,以判断该设备能否承受耐压试验的电压。如果发现绝缘不良、受期等,应先进行必要的处理,以免在耐压的过程中造成不应有的绝缘击穿。

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