電(diàn)纜主絕緣直流耐壓試驗方法

1、試驗接線及儀器(qì)設備的(de)選擇

根據《規程》，500kV交流電(diàn)纜的(de)直流耐壓試驗φ≥©電(diàn)壓為(wèi)775kV，産 →←生(shēng)直流高(gāo)電(diàn)壓的(de)方∑φ法通(tōng)常是(shì)将工(gōng)頻(pín)高(g ↕®♠āo)電(diàn)壓經整流而變換成直流高(gāo)電(dià♥$n)壓的(de)方法，武漢中谷測控利用(yòng)倍壓整流原理(lǐ)研發​δ≠↓生(shēng)産的(de)的(de)ZC-540直流高(gāo)壓發生(shēng)器(qì)↑¶→↔能(néng)産生(shēng)出更高(gāo)的(de)§π'直流試驗電(diàn)壓。如(rú)圖1-1所示。

1.1 交流高(gāo)壓電(diàn)源

這(zhè)部分(fēn)包括升壓變壓器(qì)T₂、調壓變壓器(qì)T₁和(hé)控制(zhì)保護裝置等。

T₁--調壓變壓器(qì)，輸出電(diàn)壓0～400V，容量為(wèi)20kVA。

T₂--升壓變壓器(qì)，輸入電(diàn)壓380V，輸出電≤♥₹(diàn)壓300kV（具體(tǐ)電(diàn)壓的(de)高(gāo)低(dī)γ♣"根據所選擇的(de)串級直流高(gāo)壓發生(shē♠↕πng)器(qì)的(de)級數(shù)來(lá¥♣™‌i)定），變壓器(qì)容量要(yào)大(dà)于10kVA。

1.2 串級直流倍壓整流

以選擇1000kV多(duō)級直流高(gāo)壓"•發生(shēng)器(qì)，考慮到(dào)試品為(wèi)大(dà)電(★•‍≥diàn)容設備，在設備選擇時(shí)主要(yào)考慮設備的(de)容量，對(duì)<§¥♣電(diàn)壓脈動系數(shù)可(kě)以不(bù)做(¥₹zuò)特别要(yào)求，要(yào)求輸出電(diàn)流大(>β₽€dà)于10mA。

1.3 保護電(diàn)阻R

直流耐壓試驗在加壓的(de)瞬間(ji§≈≥§ān)會(huì)産生(shēng)較大(dà)的(de)$←♦♥充電(diàn)電(diàn)流。電(di♥Ω©Ωàn)流絕緣擊穿的(de)瞬間(jiān)，回路(lù)內(nèi)會(huì)有(y∏₩ǒu)很(hěn)大(dà)的(de)擊穿電(diàn)流流過，試驗結束後♣±♦£放(fàng)電(diàn)時(shí)電(ε‌ diàn)纜上(shàng)大(dà)量剩餘電₩₹(diàn)會(huì)在很(hěn)短(duǎn)時(sh✘Ωí)間(jiān)裡(lǐ)流入大(dà)地(dì)。這(zhè)些δ £(xiē)電(diàn)流如(rú)果不(bù)加限制(z✘•→hì)就(jiù)會(huì)損壞試驗變壓器(qì)、矽堆、微(wēi)∞ →安表等，陡度很(hěn)大(dà)的(de)電(diàn≥®)流諧波也(yě)會(huì)導緻電(diàn)ε♣φ↕纜絕緣的(de)損壞，因此試驗回路(lù)中必須串聯限流電(diàn)阻将電(diànα∑≠δ)流限制(zhì)在允許的(de)範圍內(nèi)。

一(yī)般采用(yòng)水(shuǐ)電(diàn)阻作(zuò)為(wèi)保護電(©δdiàn)阻。其選用(yòng)原則是(shì)：當試品擊穿時(shí)，既能(néng)←©₩≠将短(duǎn)路(lù)電(diàn)流限制(zhì)在矽堆的(de)允許電(diàn)流 δ↓✔之內(nèi)，又(yòu)能(néng)使電(diàn)源控制(zhì•π)箱內(nèi)的(de)過流繼電(diàn)器(★γ↕★qì)可(kě)靠動作(zuò)，同時(shí)，電(diàn)阻表面₹✘$在全電(diàn)壓作(zuò)用(yòng)下(xià)不(bù)能(néng)♥↔₹§閃絡，而且正常工(gōng)作(zuò)時(shí)水(shuǐ)電(diàn)阻上(shà×♠&ng)的(de)壓降不(bù)應過大(dà)(約在試驗電(diàn)壓的(de)1%✔ →以下(xià))。水(shuǐ)電(diàn)阻的(de)阻值根據直流試驗電(diàn)壓而定"§，一(yī)般取10Ω/V。本試驗當中水(shuǐ)電♣₹(diàn)阻阻值為(wèi)R＝775×10＝¥"7.75MΩ。

1.4 濾波電(diàn)容C

濾波電(diàn)容的(de)作(zu≤¶ Ωò)用(yòng)是(shì)使試驗電(diàn)壓的‍γ(de)波形平穩，一(yī)般取0.1μF左右。如(rú)無合适的(de)γΩ•電(diàn)容器(qì)，可(kě)用(yòng)幾個(gè)電(diàn)壓較低(dī)的(d✔×‌e)電(diàn)容器(qì)串聯，以提高(gāo)耐壓強度。對(duì)$γΩ于電(diàn)纜 這(zhè)樣電(diàn)容量較大(dà)←≤®λ的(de)試品，濾波電(diàn)容可(kě)以省略。

2、試驗方法

2.1 試驗準備工(gōng)作(zuò)

試驗前在試驗地(dì)點周圍做(zuò)好(hǎo)防止閑人(rén)接近(jìn)的(de ‍)措施，如(rú)設置圍欄、挂警告牌等；斷開(kāi)被試電(diàn)纜與其他₹φΩ(tā)設備的(de)一(yī)切連續，并将各芯線充分(fλ∞©ēn)對(duì)地(dì)放(fàng)電(diλ≠àn)5～10分(fēn)鐘(zhōng)；不(bù)接試驗設備的(de)一↓←₩(yī)端應派人(rén)看(kàn)守，監視(shì)有(yǒu)無異常現(xiànε♠)象發生(shēng)。

2.2 确定耐壓試驗電(diàn)壓和(hé)時(shí)間(jiān♣✘)

根據電(diàn)纜的(de)種類和(hé)電(diàn)壓等級，确定✘ε• 試驗電(diàn)壓和(hé)耐壓時(shγ∑♦‌í)間(jiān)，并按試驗電(diàn)壓σ₽£$的(de)25%、50%、75%和(hé)100%将其分★∑(fēn)為(wèi)四個(gè)等分(fēn)。

 

2.3 試驗接線

按圖1-1進行(xíng)試驗接線。由于電(diàn)線的(de)擊穿強度與所加的(de)電(d±δ‍αiàn)壓極性有(yǒu)關，正極性的(de)擊穿電(diàn↔>§)壓值比負極性約高(gāo)10%，所以一(yī)般都(→‌∞dōu)采用(yòng)負極性進行(xíng)直流耐壓試驗，将負極接電(diàn)<₽≠ 纜芯線。

接線對(duì)應使高(gāo)壓輸出連線盡 φ量縮短(duǎn)，絕緣良好(hǎo)，與地(dì)面與接地(dì)體(tǐ) ♣↓&保持足夠的(de)距離(lí)，微(wēi)安表的(de)‍↑安裝應牢靠。接線完成後，須經第二人(rén)複查✔→β，确認接線正确、接地(dì)可(kě)靠、調壓器(qì)處于零位↔®♥α、微(wēi)安表已處于最大(dà)量程、各安全措施完備後，方可(kě)開(kāi)始試驗。

2.4 空(kōng)載檢查

由于試驗設備本身(shēn)對(duì)地(dì‍≠♥)有(yǒu)一(yī)定的(de)洩漏電(diàn)流，如(rú)果此值過大(dà‌≤'Ω)，将會(huì)影(yǐng)響試驗結果，因此需測出試驗設備空(kōng)載時(×'≈‍shí)的(de)洩漏電(diàn)流。其方<☆∑法是(shì)：不(bù)接被試品，逐漸升高(gāo)直流輸出電(πδdiàn)壓，使之分(fēn)别達到(dào)25%、50%、75%、100%規定試驗電×®(diàn)壓值，讀(dú)取各電(diàn)壓點上↓"(shàng)的(de)洩漏值。然後，降£≥壓到(dào)零，斷開(kāi)電(diàn)源，使電(d‍€↑iàn)纜放(fàng)電(diàn)。

2.5 正式試驗

接上(shàng)被試電(diàn)纜芯線，其餘兩相(xiàng)電(diàn)纜芯線仍然♣γ•σ接地(dì)。合上(shàng)電(diàn)源，逐漸升高(gāo)電(diàn)壓，并在以上♥β(shàng)電(diàn)壓點上(shàng)各停留1min，讀(dú)出™↕并記錄各1min末和(hé)耐壓結束時(shí)的(★Ω₽Ωde)洩漏電(diàn)流值及環境溫度、濕度和(hé)天氣情況。

在升壓時(shí)，絕緣良好(hǎo)的(₽ε™δde)電(diàn)纜由于電(diàn)纜電(diàn)容充電(diàn)，電(diγ∏☆©àn)流示值将劇(jù)烈上(shàng)升。而★✔¥​在電(diàn)壓停留階段，電(diàn)流逐漸下(xiΩ↔à)降，趨于穩定。随著(zhe)電(diàn)壓的(de)逐§ φ段升高(gāo)，洩漏電(diàn)流大(dà₹≠ )緻成比例增大(dà)。

有(yǒu)缺陷的(de)電(diàn)纜，在試驗過程>≥♥"中會(huì)出現(xiàn)以下(xià)‌ 現(xiàn)象：升壓時(shí)洩漏電(di©♦ε$àn)流不(bù)成比例地(dì)急劇(j∏™≥ù)上(shàng)升；在升壓停留階段，洩漏幾乎不(bù)随時(shí)間(jiān)衰減×&→，甚至反而增大(dà)；洩漏電(diàn)流值不(bù)穩定；洩漏電(diàn)流值相(xi↑×¥®àng)間(jiān)不(bù)平衡。

發現(xiàn)電(diàn)纜缺陷後，原則上(shàng)應查明(mí©Ω¥£ng)故障原因，找出故障點。一(yī)船(chuán¶∑)采取提高(gāo)試驗電(diàn)壓或延長(cháng)試驗α"時(shí)間(jiān)來(lái)使電(diàn)π≈纜擊穿，然後尋找故障點。

2.6 降壓放(fàng)電(diàn)

每相(xiàng)試驗結束，應将調壓器(qì₽±←≤)降到(dào)零，并切斷電(diàn)源，通(tōng)過¶≥絕緣放(fàng)電(diàn)棒，将芯線先經約80kΩ/kV的(de)限流電<<≈™(diàn)阻反複幾次對(duì)地(dì)放(fàng)電(diàn)直至無火↕ ₹(huǒ)花(huā)後，再直接接地(dì)放(fàng)電(diàn)。

在改接線時(shí)，高(gāo)壓出線端應始終接地(dì)♥ ，以防意外(wài)。再次試驗前，應注意解除出線端上(sh→φσàng)的(de)接地(dì)線。

2.7 全部試驗完畢

應将電(diàn)纜對(duì)地(dì)短(du←±↔ǎn)接，充分(fēn)放(fàng)電(diàn)5&<"↑～10min才能(néng)撤去(qù)另一(yī)端的(de)看(kàn)守人( ↕∞rén)員(yuán)，進行(xíng)恢複工¥π←(gōng)作(zuò)。

3、成套直流高(gāo)壓試驗儀器(qì)

3.1 ZC-540直流高(gāo)壓發生(shēng)器(qì)的(d÷£e)特點

ZC-540直流高(gāo)壓發生(shēng)器(qì)采用(yòng)串級式中頻(pín)多(duō)倍壓電(d✘¥π×iàn)路(lù)産生(shēng)高(gāo)壓直流電(diàn)，應用(yòng)脈沖寬度< ✔ 調制(zhì)技(jì)術(shù)（PWM），電(diànδ∏±<)壓調節的(de)線性和(hé)穩定性得(de)到(dào)了(le)提高(≠×gāo)。由于采用(yòng)了(le)高(gāo)頻(pín)率開♠↕(kāi)關脈沖寬度調制(zhì)，可(kě)以選用(yòng$ )較小(xiǎo)的(de)電(diàn)感、電(diàn)容進行(xíng)濾波，使濾波回 ÷δ路(lù)的(de)時(shí)間(jiān)常數(shù)減小(xiǎo)，有(yǒu)利于•₩ ↓自(zì)動調節回路(lù)的(de)品質和(hé)輸出電(dià§☆₽n)壓波形的(de)改善。多(duō)倍壓串聯式直φ≥<流高(gāo)壓發生(shēng)器(qì)原理(lǐ)框圖δ'Ω見(jiàn)圖1-2。

逆變器(qì)電(diàn)路(lù)采用(yòng)了(le)IGBT大(dà)功率​♥晶體(tǐ)管，中頻(pín)變壓器(qì)的(de)輸出功率可(kě)達到(dào)幾百甚σδ至數(shù)千瓦。由于IGBT大(dà)功率晶體(t₩₹>ǐ)管的(de)開(kāi)通(tōng)與 ≤關斷時(shí)間(jiān)與一(yī)般大(dà)功率晶體(tǐ)•ε管的(de)少(shǎo)了(le)一(yī)個(<÷₹gè)數(shù)量級，而且具有(yǒu)自(zì)關斷特性，精簡了(le)部分(fēn)電'ε‌•(diàn)子(zǐ)元件(jiàn)，電(diàn)路(lù)更合理(lǐ)，因此∞φ損耗也(yě)更小(xiǎo)。

應用(yòng)電(diàn)子(zǐ)技(jì)術(shù)制 &(zhì)成的(de)成套直流高(gāo)壓試驗儀器(qì)，具有(yǒu)體(tǐ)γ ₹<積小(xiǎo)、重量輕、攜帶和(hé)使用(yòng)方便等優點。圖1-3是(shì≥✘∏<)武漢中谷測控研發、生(shēng)産的(de)ZC-540系列直流高(gāo)壓發生(shēng)器(qì)。

4、成套直流高(gāo)壓試驗裝置的(de)操作(z≤ ®uò)

4.1 使用(yòng)前準備

檢查設備外(wài)觀無破損，連接線無斷路(lù)和(h→♥é)短(duǎn)路(lù)；将控制(zhì)箱和(hé)倍壓筒放(f∞© àng)在合适位置，接好(hǎo)電(diàn)源線和(hé)連接電(diàn)纜線，工♦₩(gōng)作(zuò)接地(dì)線、保護接地(dì)線和(hé)放(fàng)電(d©¥®σiàn)棒接地(dì)線均應單獨接到(dào)被試電(diàn)纜線路(α§>≠lù)的(de)接地(dì)線上(shàng)（即一(yī)點接地(dì)），嚴禁接地(dì)₽☆線相(xiàng)互串聯；此時(shí)電(diàn)源開(kāi)關應在斷開(kā✘®i)位置，調壓電(diàn)位器(qì)應在零位，過電(d♣δ"iàn)壓保護整定為(wèi)1.15～1.20倍的(♥π€de)試驗電(diàn)壓。

4.2 空(kōng)載驗證過電(diàn)壓整定值

先将連接線被試電(diàn)纜的(de)引線懸空(kōng)，接通(tō♥₽ng)電(diàn)源開(kāi)關，此時(shí)綠(lǜ)燈®‌亮(liàng)；按紅(hóng)色按鈕，紅(↑'∑hóng)燈亮(liàng)，表示高(gāo)壓接通(tōng)；順±§¶時(shí)針調節調壓器(qì)能(néng)升至所需電(diàn)​✘©₩壓，記錄電(diàn)流表讀(dú)數(shù)，檢查試驗裝置無異常後将調壓器(qì)電(‌Ω±diàn)位器(qì)回到(dào)零位，按綠(lǜ)色按鈕，切斷高(gā£☆o)壓關閉電(diàn)源。

4.3 直流耐壓和(hé)洩漏試驗

将ZC-540直流高(gāo)壓發生(shēng)器(qì≈←✘←)的(de)高(gāo)壓引線連接到(dào)與被試電(diàn)纜導體(tǐ)，接✘•∑→通(tōng)電(diàn)源進行(xíng)升壓，按試驗标準進行(xíng)直流耐壓試驗并讀(↑Ω±‍dú)取洩漏試驗。升壓時(shí)要(yào)密切監視(shì)電(diàn)流表∑∞的(de)充電(diàn)電(diàn)流不​✔≥≤(bù)能(néng)超過試驗裝置的(de)最大(dà'←)工(gōng)作(zuò)電(diàn)流，升壓速度一(yī)般控制(zhì)在3～5kV/s。§↓✔加到(dào)規定試驗電(diàn)壓後，按規定在第一(yī)分(fēn)鐘(zhōng)和★₹→♥(hé)最後一(yī)分(fēn)鐘(zhōng ≠δ±)記錄電(diàn)流表讀(dú)數(shù)。測量完畢後，調壓電(d ¶≠iàn)位器(qì)逆時(shí)針回到(dào)零位，按下(xià)₽δ↑綠(lǜ)色按鈕。需再次升壓時(shí)按紅(hóng)色按鈕。

4.4 保護動作(zuò)後的(de)操作(zuγ®♣ò)

在試驗過程中發現(xiàn)紅(hóng)燈滅，綠(lǜ)燈亮(liàn♥♥≥←g)，直流高(gāo)壓下(xià)降，即為(wèi)有(yǒu)關保護動作(zuò)。♠∏☆§此時(shí)應關閉電(diàn)源開(λ'δkāi)關，将調節器(qì)壓電(diàn)位器(qì)退回零位。待1min以×≈φβ後控制(zhì)箱內(nèi)低(dī)壓電(diàn​♣)容器(qì)充分(fēn)放(fàng)電(diàn)後再次打開® (kāi)電(diàn)源，重新進行(xí∏✘'÷ng)空(kōng)載試驗并檢查保護動作(zuò)的(de)原因。

5、直流耐壓試驗對(duì)絕緣缺陷的(de)檢測能(néng)力

直流耐壓試驗是(shì)檢驗電(diàn)纜耐壓強度、發現(xiàn)紙(α∑Ωzhǐ)絕緣介質受潮、機(jī)械損傷等局部缺陷的(de)有(yǒu←€↓)效手段。與交流耐壓試驗比較，直流耐壓試驗的(© ≤§de)優點是(shì)：

5.1 試驗設備輕小(xiǎo)

對(duì)長(cháng)的(de)電(diàn)纜 線路(lù)進行(xíng‍↓£∏)耐壓試驗時(shí)，不(bù)需要(yào)電(diàn)源提供無功，所需試驗設備容✔₹×量小(xiǎo)，直流耐壓試驗設備相(xiàng)對(duì)交流耐壓→ ↔ 來(lái)說(shuō)比較輕便，可(kě‍Ωγ≥)能(néng)在現(xiàn)場(chǎng)進行(xíng)預防性試驗，如π®£(rú)果做(zuò)交流耐壓試驗，需要(yào ±™®)較大(dà)容量的(de)試驗設備提供所需的(de)電(diàn)容電(diàn↕♣♦™)流。

5.2 對(duì)絕緣損傷較小(xiǎo)

在交流耐壓試驗中，由于電(diàn)壓不(bù)斷改變方向，氣隙放(fàn¶πg)電(diàn)往往會(huì)促使有(yǒu)機(jī)絕緣材料的(de)分(fēn)解、老≥±&(lǎo)化(huà)變質，降低(dī)其絕緣性能(néng)，使≠®&局部缺陷逐漸擴大(dà)。而當直流作(zuò)用(yòng<∑≠)電(diàn)壓較高(gāo)以至于在氣隙中發生(shēng)局部"§放(fàng)電(diàn)後，放(fà→✘≤ng)電(diàn)産生(shēng)的(de)電(diàn)荷所感應的(de)反電(diàn)場©↓(chǎng)将使在氣隙裡(lǐ)的(de)場(chǎng)強減弱，從(®‌≈cóng)而抑制(zhì)了(le)氣隙內(nèi)的(de)局部放(fàng)電(di→σαλàn)過程，因此，直流高(gāo)壓對(duì)被試品絕緣的(de)損傷較小(xiǎo)↓&，避免了(le)交流高(gāo)壓對(duì)電(diàn)纜絕緣的(de)永久性"☆±破壞作(zuò)用(yòng)。但(dàn)直流耐壓試驗在一(yī)定程度上(‌∑shàng)還(hái)帶有(yǒu)非破壞±€性試驗的(de)性質。

5.3 可(kě)以發現(xiàn)交γ¥α流耐壓試驗不(bù)易發現(xiàn)的(de)一(yī)些(xiē)缺陷

因為(wèi)在直流電(diàn)壓作(zuò)用(yòng)下(xià)，絕緣中&™ α的(de)電(diàn)壓按電(diàn)阻分(fēn)布，絕緣完好(hǎo)時(shí)≈‍€，電(diàn)阻率較高(gāo)的(de)絕緣油承受較高(gāo)的(de)試驗電(diàn)←•™♠壓，電(diàn)場(chǎng)分(fēn)布較合理(lǐ&‍")，不(bù)會(huì)造成新的(de)絕緣損傷；但(dàn)是(sh¥₹ì)當電(diàn)纜絕緣有(yǒu)局部缺陷時(shí)，大(dà)部λ‍分(fēn)試驗電(diàn)壓将加在與缺£α​陷串聯的(de)未損壞的(de)絕緣上(shàng)，使缺陷更易于暴露。一(yī)般說(☆αγshuō)，直流耐壓試驗對(duì)檢查絕緣中的(de)氣泡、機(jī)械損傷等局部缺陷λ‌δ比較有(yǒu)效。

5.4 電(diàn)纜直流耐壓試驗時(shí)，電(diàn)纜導體(tǐ)₽✘≠₩接負極。這(zhè)時(shí)如(rú)果電(diàn)纜絕緣中有(yǒu)水↔↕¥λ(shuǐ)分(fēn)存在，将會(huì)因電(diàn)滲透作(zuò)用(yòn¶σΩ g)使水(shuǐ)分(fēn)子(zǐ)從(cón∑>¥¥g)表層移向導體(tǐ)，發展成為(wèi)貫穿性缺陷，易于在試驗電(diàn)壓下↑☆(xià)擊穿，因而有(yǒu)利于發現(xiàn​ ÷)電(diàn)纜絕緣缺陷。

5.5 絕緣擊穿與電(diàn)壓作(zuò)用(yòng)時(shí)間(ji↑★λ↔ān)的(de)關系不(bù)大(dà)，一(yī)般缺陷在加壓後幾分(fēn)鐘(z<∑÷hōng)內(nèi)可(kě)以發現(xiàn)。