高壓電纜主絕緣交流耐壓試驗的研究

 1、電壓選擇
    根據電纜試驗電壓的要求，選擇具有合適電壓的試驗變壓器，使試驗變壓器的高壓側的額定電壓U_N大于電纜的試驗電壓U_C，即U_N＞U_C；其次檢查試驗變壓器所需的低壓側電壓，是否能和現場的電源電壓、調壓器相匹配。

圖1-1 交流耐壓試驗接線圖

 交流耐壓試驗電壓值既要能滿足發現被試品的絕緣缺陷，考核其絕緣的抗電強度，又要盡可能避免在試驗過程中對絕緣造成較大的損傷，所以確定恰當的試驗電壓值意義重大。一般對定型的電纜，根據預防性試驗規程確定其試驗電壓值。在這里取試驗電壓U_C＝1.1U₀＝(1.1×500)／√3kV＝320kV，U₀為電纜的相電壓。由此，變壓器電壓高壓側的額定電壓設為U_N＝330kV。
    2、電流選擇
    根據電纜所需的電流I_C選擇高壓試驗變壓器的額定輸出電流I_N，使其大于電纜所需的電流I_C，即I_N＞I_C而電纜所需的電流I_C可按下式進行估算：
    I_C＝2πfCxU_C×10^-3＝2π×7.6161×320×10^-3＝765.7A
    其中Cx為被試品電容和附加電容。試驗變壓器的額定輸出電流取I_N＝770A。
    3、試驗變壓器容量的選擇
    根據被試品的高壓側充電流I_S和試驗變壓器的額定電壓U_N，可以確定試驗變壓器的容量，其公式為：
    P＝U_NI_N＝330×770＝254100kVA
    應當指出，選擇的試驗變壓器的容量應盡可能大于計算結果，因為試驗線路、試驗設備，本身對地存在雜散電容，使得估算的試驗電流小于實際值的緣故。
    采用50Hz電壓進行試驗，由于電纜線路的電容較大，做工頻耐壓試驗就需要大容量的試驗變壓器、調壓器以及電源等工頻試驗設備。由上面的計算可知，變壓器的電流和額定容量都比較大，現場往往難以辦到，即使有試驗設備，也需動用大型汽車、吊車等，費力費時。
    3、超低頻交流耐壓試驗
    工頻交流試驗由于試驗設備容量大而不適合現場試驗要求，變頻諧振試驗裝置試驗產生諧振的條件難以滿足，借鑒高壓XLPE電纜的交流耐壓試驗中采用 超低頻作為試驗電源的方法。YCVLF超低頻高壓發生器 的工作頻率僅為工頻的1/500，理論上它的容量可以比工頻交流試驗降低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YCVLF超低頻高壓發生器的容量遠比工頻交流耐壓的試驗設備小。使得試驗變壓器的重量可大大降低，按照100～200N/kVA計算，變壓器的重量達5～10噸，并不能很容易地移動到現場進行試驗。因此這種方法主要應用于中低壓電纜的試驗，由于電壓等級偏低，還不能用于110kV及以上的高壓電纜試驗。
    4、交流耐壓試驗對絕緣缺陷的檢測能力
    交流耐壓試驗是鑒定電氣設備絕緣強度的最嚴格、最有效和最直接的試驗方法，它對判斷電氣設備能否繼續參加運行具有決定性的意義，也是保證設備絕緣水平，避免發生絕緣事故的重要手段。
    對電纜進行一系列的非破壞試驗（絕緣電阻、tgδ試驗、直流泄漏試驗），能發現一部分絕緣缺陷，但是因為這些試驗的試驗電壓比較低，對電纜某些局部缺陷反映不靈敏，而這些局部缺陷在實際運行中可能會逐漸發展成為影響安全運行的嚴重隱患。如局部放電缺陷可能會逐漸發展成為整體缺陷或局部缺陷，在過電壓情況下使設備失去絕緣性能而引發事故。因此，為了更靈敏有效地查出電纜較危險的某些局部缺陷和的集中性缺陷，考驗電纜主絕緣承受各種過電壓的能力，就必須對電纜進行交流耐壓試驗。
    交流耐壓試驗的電壓、波形、頻率和電壓電纜的絕緣內的分布，一般應實際運行情況相吻合才能有效地發現絕緣缺陷。即電纜上所施加的試驗電壓場強必須模擬電纜的運行工況。電纜得出的通過或不通過的結論要代表電纜中的薄弱點是否對今后的運行帶來危害。這就意味著試驗中的故障機理應與電纜運行中的機理有相同的物理過程。因此，交流耐壓試驗對絕緣的考驗比直流耐壓試驗更接近實際。
    交流耐壓試驗是在接近運行條件的情況下，檢驗設備助絕緣水平。對設備來說，是一種破壞性試驗。在交流耐壓試驗中，由于電壓不斷改變方向，因而如氣隙發生放電后，每個半波里都要發生局部放電，這種放電往往會促使有機絕緣材料的分解、老化變質，降低其絕緣性能，使局部缺陷逐漸擴大�？赡軙�對絕緣造成新的損傷或者加劇絕緣原有的損傷，但這些損傷在加壓的時間內并未擊穿顯現出來，由于造成的絕緣損傷是不可恢復，永久性的，如果電纜繼續投入使用，將會存在很大的安全隱患。因此，在進行交流耐壓之前，必須先對其他絕緣試驗（如測量絕緣電阻及吸收比，泄漏電流試驗、tgδ試驗、絕緣油試驗等）結果進行綜合分析，以判斷該設備能否承受耐壓試驗的電壓。如果發現絕緣不良、受期等，應先進行必要的處理，以免在耐壓的過程中造成不應有的絕緣擊穿。