高壓電纜的特點及運行方式和預防性試驗的原理

 1、高壓電纜的特點及運行方式
    1.1 絕緣結構及特點
    大多電纜 采用的是充油電纜，其電纜橫截面如圖1-1所示。其中，中心油管直徑30mm，主絕緣厚度為28.5mm，主絕緣外面有多層金屬護層，如鉛層、加固層、防蛀層、鎧甲層等。最外面的外被層厚度為4mm。

圖1-1 OKZA型525kV電纜橫截面圖

 2、高壓電纜試驗的基本方法
    預防性試驗是在電力電纜投入運行后，根據電纜的絕緣、運行等狀況按一定周期進行的試驗，其目的是為了掌握運行中的電力電纜線路絕緣狀況，及時發現和排除電纜線路在運行中發生和發展的隱形缺陷，保證電纜線路安全、可靠、不間斷地輸送電能。
    國內外專家對電力電纜線路的預防性試驗主要有：絕緣電阻測試、直流耐壓試驗、泄漏電流試驗、交流耐壓試驗、介質損耗因數試驗、局部放電測試試驗、電纜的油樣試驗等。
    2.1 絕緣電阻測試
    電力電纜的絕緣電阻，是指電纜芯線對外皮或電纜某芯線對其他芯線及外皮間的絕緣電阻。在一定直流電壓作用下，電纜的絕緣電阻可以反映流過它傳導電流的大小。
    測量電纜絕緣電阻的最基本的方法是在被試電纜兩端施加一個恒定的直流試驗電壓，該電壓產生一個通過電纜試品的電流，借助儀表測量出電纜的電流—時間特性，就可以換算出電纜的絕緣電阻—時間的變化特性或某一特定時間下的絕緣電阻值。工程上進行電纜絕緣電阻測試所采用的設備為武漢研創高科生產的DMG2671絕緣電阻測試儀，如圖1-2所示。DMG2671絕緣電阻測試儀有三個端子：線路端子（L），接地端子（E），被試電纜絕緣接在L和E之間，測得的絕緣電阻是表面電阻和體積電阻的并聯值。

圖1-2 絕緣電阻測量接線圖

 2.2 直流耐壓試驗
    直流耐壓試驗的基本方法是：在電纜主絕緣上施加高于其工作電壓一定倍數的直流電壓值，并保持一定的時間，要求被試電纜能承受這一試驗電壓而不擊穿。從而達到考核電纜在工作電壓下運行的可靠性和發現絕緣內部嚴重缺陷的目的。電纜直流耐壓試驗是一般采用串級直流倍壓整流產生施加在被試電纜所需的直流高壓，如圖1-3所示。武漢研創高科在這種現場組合式直流試驗設備基礎上發研發生產的YZGF直流高壓發生器，采用了一系列新技術，是設備的重量和可靠性基本滿足了現場工作的需要。

圖1-3 直流耐壓試驗電路原理接線圖

 2.3 泄漏電流試驗
    泄漏電流試驗是測量電纜在直流電壓作用下，流過被試電纜絕緣的持續電流，從而有效的發現電纜線路的絕緣缺陷。通常，泄漏電流試驗一般和直流耐壓試驗同時進行，如圖1-3所示，在被試電纜的高壓側安裝微安表來指示泄漏電流。泄漏電流試驗的原理與用DMG2671絕緣電阻測試儀測量絕緣電阻完全相同，不過泄漏電流試驗中所用的直流電源是有高壓整流裝置供給，用微安表指示電流。根據泄漏電流的變化規律來判斷絕緣的劣化程度。
    2.4 交流耐壓試驗
    交流耐壓試驗是用來檢驗電纜絕緣在工頻交流工作電壓下的性能的試驗。圖1-4表示交流耐壓試驗常用的原理接線。調壓器用來調節工頻試驗電壓的大小和升降速度；試驗變壓器用可以用單臺試驗變壓器亦可用串級高壓試驗變壓器；球隙用來保護被試電纜免受過電壓，R1用來限制被試品放電時試驗變壓器的短路電流不超過允許值和高壓繞組的電壓梯度不超過危險值，R2用來限制球隙放電時的電流不致灼傷銅球表面。實際的試驗接線應根據被試電纜的要求和現場設備的具體條件來確定。國家規定在電纜絕緣上施加工頻試驗電壓一分鐘，不發生絕緣閃絡、擊穿或其它異�，F象，則認為電纜絕緣是合格的。

圖1-4 交流耐壓試驗原理接線圖

 2.5 介質損耗因數tgδ試驗
    當電纜絕緣受潮，電纜油臟污或老化變質，絕緣中有氣隙放電等現象時，在電壓作用下，流過絕緣的電流中有功電流分量增大，即在絕緣中的損耗增大。但損耗的大小不僅與有功電流的大小有關，還與絕緣的體積大小有關，試驗時一般測量絕緣介質的tgδ。介質損耗角正切的測量方法很多，從原理上來分，可分為平衡測量法和角差測量法兩類。傳統的測量方法為平衡測量法，即高壓西林電橋法。隨著技術的發展和檢測手段的不斷完善，武漢研創高科研發的YCJSY異頻抗干擾介質損耗測試儀可以通過直接測量電壓和電流的角差來測量tgδ，即角差法測量tgδ，如圖1-5所示。這種儀器免去了平衡法中需要調節平衡的繁瑣，大大的減少了試驗的工作了，使得角差測量法使用的越來越普遍。

圖1-5 角差法示意圖

 2.6 局部放電測試試驗
    電纜的絕緣中，各部位的電場強度往往是不相等的，當局部區域的電場強度達到電介質的擊穿場強時，該區域就會出現放電，但這種放電并沒有貫穿施加電壓的兩導體之間，即整個絕緣系統并沒有擊穿，仍然保持絕緣性能，這種現象稱為局部放電。
    局部放電時產生電、光、熱、聲等現象，利用上述現象都可以檢測局部放電，局部放電的檢測內容如下：檢測是否存在局部放電；并測量起始放電電壓值和熄滅電壓值；確定放電量大小，這是主要的一個檢測項目；確定放電部位，為處理提供方便。局部放電檢測分為電的和非電的兩大類。主要有一下檢測方法：脈沖電流法、介質損耗法、DGA法、超聲波法、RIV法、光測法和射頻檢測法等。目前應用得比較廣泛和成功的是電氣檢測法。特別是測量絕緣內部氣息發生局部放電時的電脈沖，它不僅可以靈敏地檢出是否存在局部放電，還可以判定放電強弱程度。
    2.7 電纜的油樣試驗
    充油電纜線路在正常情況下運行時，通過絕緣油樣試驗可以大致反映整條線路的絕緣狀況。充油電纜的油樣試驗一般包括交流擊穿強度試驗、介質損耗角正切測量、色譜分析、含水量試驗等。
    在電纜油試驗中采集油樣是十分重要的一環。為了使油樣能充分代表電纜內絕緣油的實際質量，在采集時應特別謹慎，避免因為采集方法不當而造成水分、灰塵等雜質的污染而得出錯誤的試驗結果。取油樣應在干燥晴天進行，要嚴防空氣進入電纜。所取的油樣應在每一油段離供油點的遠端處取，如一個油段兩端均有供油點時允許在油壓低的一端取，取出的油樣應盛放在經過干燥處理的有蓋的磨口廣口瓶內。