华意电力是一家专业研发生产串联谐振耐压装置的厂家,本公司生产的串联谐振耐压装置在行业内都广受好评,以打造最具权威的“串联谐振耐压装置“高压设备供应商而努力。
电力电缆在电力系统及城市配电网中使用广泛, 具有占地少,供电可靠,有利于提高电力系统功率因素等优点,其绝缘状况直接影响电力系统发、供、配电的安全运行。 随着城市规模的扩大,投入运行的高压电力电缆(电压为 6~10kV )逐年增多。 20 世纪 90 年代以前均为粘性油纸绝缘电缆,近年来,随着技术进步,粘性油纸绝缘电缆已淘汰,逐步被交联乙烯电缆所取代。 根据多年的一线工作经验,笔者知道电力电缆终端头是电气设备中最容易发生击穿或短路故障的设备之一。 因此电缆投运前及运行中应当按《规程》要求对电缆进行电气试验,以便及时发现缺陷,及时处理,防止电力事故的发生。 对于油纸绝缘的电缆,过去主要采用直流耐压试验,测量泄漏电流和绝缘电阻来判断其绝缘的好坏。 随着交联聚乙烯( XLPE )电力电缆越来越被广泛应用, 电力电缆的试验方法引入交流耐压试验,包含工频耐压试验、谐振耐压试验、超低频 0.1Hz 耐压试验、振荡电压试验等。 直流耐压的种类较多,接线方式各异,试验结果差别很大,直流耐压试验和交流耐压试验是否都适合用于交联聚乙( XLPE )电力电缆的电气试验,在实际工作中,需要我们选择合理的试验方法和正确判断试验结果,查出电缆的绝缘状态,为电缆的安全运行提供可靠的保证。
直流耐压试验适用性和局限性
直流耐压试验适用于油纸绝缘电缆
直流耐压试验的目的在于检验电缆的耐压强度, 检查绝缘干枯、气泡、纸绝缘中的机械损伤和工艺包缠缺陷,实践证明效果良好,可获取其内部缺陷的可靠数据。 因为在直流电压状况下绝缘物质中的电压依照电阻系数分配, 如果绝缘物质存在问题, 电压大多被和有问题部分串联的没有受到损坏的绝缘物质的电阻承受,让问题较易被发现,较便捷找到介质缺陷。 电缆纸绝缘在直流电压状况下的击穿强度大概是交流电压状况下的两倍, 因此能够加上更高的直流电压对不导电油纸绝缘进行耐压试验。 在很多状况下,用摇表试验电缆的不导电性能优良,可是在直流耐压试验中发生绝缘被击穿,因此直流耐压是检测纸绝缘中、高压电缆缺陷的有效手段。 其优点是所需试验设备容量小、体积小,携带操作方便,特别适合现场试验,在油纸绝缘电缆上的应用是成功的,国际和国家标准均有明确规定。
直流耐压试验对于交联聚乙烯电缆的局限性
交联聚乙烯电缆( XLPE )以其结构合理、电性能优良、制造工艺简单等优点,在国内外获得越来越广泛的应用,已成为纸绝缘电缆的替代品。 但是,近年来的运行和研究证明,交联电缆的绝缘材料在运行中易产生树枝性放电,造成绝缘老化、损伤,直至影响使用。 近年来国内外的试验和运行经验证明:
直流耐压试验不能有效地发现交联聚乙烯电缆中的绝缘缺陷, 相当数量的电缆故障是由于经常性的直流耐压试验产生的负面效应引起的。
( 1 )直流耐压试验不能模拟 XLPE 电缆的真实运行工况。
( 2 )交联聚乙烯绝缘电缆在交流电压、直流电压作用下的电场分布有差异, 交联聚乙烯绝缘层是运用聚乙烯经过化学交联形成,属于总体类型的绝缘物质,其介电系数在 2.1~2.3 ,基本不受气温变动的影响。 在交流电压状况下,交联聚乙烯电缆绝缘层中的电场分布情况取决于介电系数, 也就是电场程度是依照介电系数反比分配的,此种分布较为平稳。 在直流电压情况下聚乙烯绝缘层内的电场程度是依照绝缘电阻常数正比分配的。 而绝缘电阻常数分布是不均衡的,此是由于交联聚乙烯电缆在交联过程中无法不融进特定数量的副产品, 其带有比较小的绝缘电阻常数,在绝缘层内分布是不均衡的,因此在直流电压状况下交联聚乙烯电缆绝缘层内的电场分布和理论上的的圆柱体绝缘架构不一样,和材质的不均衡性相关。
( 3 )交联聚乙烯绝缘电缆在直流电压状况下会累积单极性质的电荷, 如果有了因为直流耐压试验导致的单极类型的电荷,要花费较长时间才可以把此种电荷释放掉,假如电缆在直流剩余电荷没有全部释放完以前加入运行, 直流电压就会直接加到工频电压高峰数值上, 导致电缆绝缘上的电压数值很大程度上高于其标准电压,它会增快绝缘衰老,减少使用时长,更有甚者会产生绝缘击穿。
( 4 )直流耐压过程中,有部分电力流入到聚合物介质内,构成空间电荷, 让这个地方的电场程度减弱, XLPE 电缆的半导体不平整的地方和不洁净的地方较易形成空间电荷, 进而不容易找到缺陷。 另外,假如外部产生灰尘闪络或者电缆附件出现问题,在已经形成空间电荷的地方,会造成电缆芯线中产生波振荡。 由于振荡,电压快速转变为异极性,这个地方的场强明显提高,可能导致多点击穿,对其他正常的绝缘造成危害。
( 5 ) XLPE 电缆最大的缺点是绝缘内较易形成水树枝,在直流电压状况下会快速变为电树枝,继而演变成放电,促进了绝缘老化; 而水树枝在交流电状况下仍旧可以维持一定的耐压数值,且可以维持一段时间。
交流耐压试验是鉴定电气设备绝缘强度最直接的方法,它对于判断电气设备能够投入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。因为交流耐压试验能充分反映电气设备在交流电压下运行时的实际情况,能真实有效地发现绝缘缺陷。
交流耐压试验是破坏性试验。在试验之前必须对被试品先进行绝缘电阻、吸收比、泄露电流、介质损失角等项目的试验,试验结果正常方能进行交流耐压试验,若发现设备绝缘情况不良,通常应先进性处理后再做耐压试验,避免造成不应有的绝缘击穿。
1. 交流试验电压的产生
工频高电压通常采用高压试验变压器来产生。 对电容量较大的被试品,可以采用串联谐振回路产生高电压; 对于电力变压器、电压互感器等具有绕组的被试品,可以采用100~300Hz的中频电源对其低压侧绕组激磁在高压绕组感应产生高压。
1.1 高压试验变压器回路
交流耐压试验的接线,应按被试品的电压、容量和现场实际试验设备条件来决定。通常试验变压器是成套设备。图1是一种典型的试验接线。
Ty—调压器;T—试验变压器;R—限流电阻;r—球隙保护电阻;
G—球间隙;Cx—被试品;C1、C2—电容分压器高、低压臂;V—电压表
在进行变压器、电容器等电容量较大的被试品的交流耐压试验时,试验变压器的容量常常难以满足试验要求,现场常采用电抗器并联补偿。当参数选择适当,使两条并联支路的容抗与感抗相等时,回路处于并联谐振状态,此时试验变压器的负载最小。采用并联谐振回路应特别注意,试验变压器应加装过流速断保护装置,因为当被试品击穿时,谐振消失,试验变压器有过电流的危险。
1.2 串联谐振电路
对SF6组合电器(GIS),发电机和变压器等电容量较大的被试品进行交流耐压试验,需要大容量的试验设备,可采用串联谐振试验装置,它能够以较小的电源容量试验较大电容和较高试验电压的试品,回路由被试品负载电容和与之串联的电抗器和电源组成,如图2所示。
1.3中频电源装置
变压器的感应耐压试验和局放试验需要中频电源。现场获取中频电源的途径主要有:中频电源机组成套装置、三倍频电源装置、中频同步发电机组和电子式变频装置。对大型变压器试验,现场使用较多的是中频电源机组成套装置。