电力电缆的交接与预防性试验.ppt (恢复)

电力电缆的交接与预防性试验电力电缆有多种类型，早期在6～35千伏系统中使用油浸纸绝缘电缆，110千伏以上系统采用高压充油电缆，目前各电压等级广泛使用橡塑电缆。橡塑绝缘电力电缆的类型：▲聚氯乙烯绝缘▲胶联聚乙烯绝缘（XLPE）▲乙丙橡皮绝缘电力电缆。胶联聚乙烯电缆的优点：▲具有良好的电气绝缘性能，击穿强度高、介质损耗小、绝缘电阻高；▲有较高的耐热性和耐老化性能,允许工作温度高、载流量大；▲重量轻、适宜高落差和垂直敷设。因此，胶联聚乙烯电缆在世界范围内得到广泛的应用。我国自七十年代以来，胶联聚乙烯电缆也得到了迅速发展，并逐步取代了油纸和充油绝缘电缆，鉴于我省主电网的油纸、充油绝缘电缆已几乎全部淘汰,故本节仅介绍胶联电缆的交接与预防性试验。电缆线路的薄弱环节电缆线路的薄弱环节是终端和中间接头，这往往由于设计不良或制作工艺、材料不当而带来缺陷。有的缺陷在施工过程和验收试验中检出，更多的是在运行电压下受电场、热、化学的长期作用而逐渐发展，劣化直至暴露。除电缆头外，电缆本身也会发生一些故障，如机械损伤、铅包腐蚀、过热老化及偶尔有制造缺陷等。所以新敷设电缆时，要在敷设过程中配合试验；在制作终端头或中间头之前应进行试验，电缆竣工时应做交接试验。运行中的电缆要按福建省电力有限公司2005年3月8日发布的Q/FJG10029.2-2004《电力设备交接和预防性试验规程》规定的项目、周期、要求和说明进行试验。一、胶联电缆五阻值测量（一）测量主绝缘电阻（二）测量外护套绝缘电阻（三）测量内衬层绝缘电阻（四）铜屏蔽层电阻和导体电阻比（一）测量主绝缘电阻绝缘介质在直流电压作用下的电流包含充电电流、吸收电流和电导电流。如图1所示。图1绝缘介质在直流电压作用下各电流与时间的关系RO——加压瞬间的绝缘电阻；R∞——测量过程终了时的绝缘电阻；i1——充电电流；i2——吸收电流；i3——电导电流；i——总电流。▲充电电流i1：决定于被试绝缘的几何尺寸、形状和材料，这部分电流开始最大，但在10-15s～10-2s之内下降至可略去地步。▲吸收电流i2：主要是不均匀介质内部较为缓慢的极化形成的，极化时间从10-2s至几十分钟甚至几小时以上，这部分电流随着时间逐渐减小，通常在一分钟之内可降至可略去地步。▲电导电流i3：它又可分为两部分。一是绝缘表面的泄漏电流，其大小与绝缘表面的脏污、受潮程度有关；二是绝缘内部的电导电流，与绝缘内部杂质的含量、是否分层或开裂有关，其电流不随时间而降低。▲总电流I：是随时间衰减的，因此试品实际的绝缘电阻随着时间的增加而逐渐上升，并趋向稳定。这一过程可用吸收比来表示，下式：电缆绝缘受潮时或有贯穿性的缺陷，电导电流较大，则/的比值就小，由于总的电流衰减过程很长，实际上要测出/是有困难的，因此现场均采用R60S/R15S的比值，并称吸收比。应用这一原理，测量电缆绝缘电阻及吸收比，可初步判断电缆绝缘是否受潮、老化、并可检查耐压后的绝缘是否损伤。所以，耐压前后均应测量绝缘电阻。测量时，额定电压为1千伏及以上的电缆应使用2500伏兆欧表进行。3211iiiRRO测量电缆绝缘电阻的步骤及注意事项如下：（1）拆除对外联线，并用清洁干燥的布擦净电缆头，然后将非被试相缆芯与铅皮一同接地，逐相测量。试验前电缆要充分放电并接地，方法是将电缆导体及电缆金属护套接地。（2）根据被试电缆额定电压选择适当兆欧表。（3）若使用手摇式兆欧表，应将兆欧表放置在平稳的地方，不接线空测，在额定转速下指针应指到“∞”；再慢摇兆欧表，将兆欧表L、E端用引线短接，兆欧表指针应指零。这样说明兆欧表工作正常。（4）兆欧表有三个接线端子：接地端E、线路端子L、屏蔽端子G。为了测得准确，应在缆芯端部绝缘上或套管部装屏蔽环并接于兆欧表的屏蔽端子G，如图2所示。应注意线路L端子上引线处于高压状态，应悬空，不可拖放在地上。图2测量电缆绝缘电阻接线图1—导体；2—套管或绕包绝缘；3—电缆终端头；4—兆欧表运行中的电缆，其绝缘电阻应从各次试验数值的变化规律及相间的相互比较来综合判断，其相间不平衡系数一般不大于2～2.5。电缆绝缘电阻的数值随电缆温度和长度而变化。为便于比较，应换算为20℃时每公里长的数值。如式（1）所示。(1)式中：——电缆在20℃时，每公里长的绝缘电阻；——电缆长度为L，t℃时的绝缘电阻；L——电缆长度（公里）；——温度系数，如表1。表1电缆绝缘的温度换算系数K温度/℃0510152025303540K0.480.570.700.851.01.131.411.661.92停止时间较长的地下电缆可用土壤温度为准，运行不久的应测量导体直流电阻计算缆芯温度。良好电缆的绝缘电阻通常很高，其最低数值可按制造厂规定。对0.6/1kV电缆用1000V兆欧表；0.6/1kV以上电缆用2500V兆欧表；其中6/6kV及以上电缆可用5000V兆欧表。对重要电缆，其试验周期为1年；对一般电缆，3.6/6kV及以上者为3年，3.6/6kV以下者5年，要求值自行规定。KLRRiti2020iRitRK（5）手摇并用清洁干燥的布擦净电缆头，然后将非被试相缆芯与铅皮一同接地，到达额定转速后(每分钟120转)，再搭接到被测相导体上。由于电缆电容很大，操作时兆欧表的摇动速度要均匀，如果转速不衡定，会使兆欧表指针摆动不定，带来测量误差。测量完毕，应先断开火线再停止摇动，以免电容电流对摇表反充电，每次测量都要充分放电，操作均应采用绝缘工具，防止电击。（6）当电缆较长充电电流较大时，兆欧表开始时指示数值很小，应继续摇动。一般测量绝缘电阻的同时测定吸收比，故应读取15s和60s时的绝缘电阻值。并逐相测量。（7）每次测完绝缘电阻后都要将电缆放电、接地。电缆线路越长，电容越大，则接地时间越长，一般不少于1min。（二）测量外护套绝缘电阻本项目只适应于三芯电缆的外护套，进行测试时，采用500V兆欧表，电压加在金属护套与外护层表面的石墨导电层之间，当每千米的绝缘电阻低于0.5MΩ时，应采用下述方法判断外护套是否进水：直埋橡塑电缆的外护套，特别是聚氯乙烯外护套，受地下水的长期浸泡吸水后，或者受到外力破坏而又未完全破损时，其绝缘电阻均有可能下降至规定值以下，因此不能仅根据绝缘电阻值降低来判断外护套破损进水。为此,提出了根据不同金属在电解质中形成原电池原理进行判断的方法。橡塑电缆的金属层、铠装层及其涂层用的材料有铜、铅、铁、锌和铝等。这些金属的电极电位如表2所示：表2金属的电极电位金属种类铜Cu铅Pb铁Fe锌Zn铝Al电位(V)+0.334-0.122-0.44-0.76-1.33当橡塑电缆的外护套破损并进水后，由于地下水是电解质，在铠装层的镀锌钢带上会产生对地-0.76V的电位，如内衬层也破损进水后，在镀锌钢带与铜屏蔽层之间形成原电池，会产生0.334-(-0.76)≈1.1V的电位差，当进水很多时，测到的电位差会变小。在原电池中铜为“正”极，镀锌钢带为“负”极。当外护套或内衬层破损进水后，用兆欧表测量时，每千米绝缘电阻值低于0.5MΩ时，用万用表的“正”、“负”表笔轮换测量铠装层对地或铠装层对铜屏蔽层的绝缘电阻，此时在测量回路内由于形成的原电池与万用表内干电池相串联，当极性组合使电压相加时，测得的电阻值较小；反之，测得的电阻值较大。因此上述两次测得的绝缘电阻值相差较大时，表明已形成原电池，就可判断外护套和内衬层已破损进水。外护套破损不一定要立即修理，但内衬层破损进水后，水分直接与电缆芯接触并可能会腐蚀铜屏蔽层，一般应尽快检修。对重要电缆，试验周期为1年；一般电缆3.6/6kV及以上者为3年,3.6/6kV以下者为5年.要求值为每千米绝缘电阻值不应低于0.5MΩ.对单芯电缆，由于其金属层（电缆金属套和金属屏蔽的总称）采用交叉互联接地方法，所以应按交叉互联系统试验方法进行试验。（三）测量内衬层绝缘电阻电压加在铜屏蔽与金属护套之间，周期及要求值同（二）。（四）铜屏蔽层电阻和导体电阻比在电缆投运前、重做终端或接头后、内衬层破损进水后，应在相同温度下测量铜屏蔽电阻和导体电阻比。可用电桥法测量，也可用压降法测量。测量一相电缆导体的直流电阻时，可用其他两相电缆导体作为另一端被试相导体的引线。铜屏蔽电阻试验接线如图3，导体电阻试验接线如图4。当前者与后者之比与投运前相比增加时，表明铜屏蔽层的直流电阻增大，铜屏蔽层有可能被腐蚀；当该比值与投运前相比减小时，表明附件中的导体连接点的接触电阻有增大的可能。图3铜屏蔽电阻试验接线图4导体电阻试验接线（五）附录：为了实现上述项目的测量，橡塑电缆附件中金属层的接地应按以下方法接地。1终端终端的铠装层和铜屏蔽层应分别用带绝缘的绞合导线单独接地。铜屏蔽层接地线的截面不得小于25mm2；铠装层接地线的截面不应小于10mm2。2中间接头中间接头内铜屏蔽层的接地线不得和铠装层连在一起，对接头两侧的铠装层必须用另一根接地线相连，而且还必须与铜屏蔽层绝缘。如接头的原结构中无内衬层时，应在铜屏蔽层外部增加内衬层，而且与电缆本体的内衬层搭接处的密封必须良好，即必须保证电缆的完整性和延续性。连接铠装层的地线外部必须有外护套而且具有与电缆外护套相同的绝缘和密封性能，即必须确保电缆外护套的完整性和延续性。二、交流耐压试验电力电缆在运行中，主绝缘要承受长期的额定电压，还要承受大气过电压、操作过电压、谐振过电压、工频过电压。因此电力电缆安装竣工后，投入运行前必需考核耐受电压水平，只有在规定的试验电压和持续时间下，绝缘不放电、不击穿，才能保证投入后的安全运行。由于电缆线路的电容很大，若采用工频电压试验，必须有大容量的工频试验变压器，现场很难实现；所以传统的耐压试验方法是采用直流耐压试验。因为电缆的绝缘电阻很大（一般在10GΩ以上），所以在作直流耐压是充电电流极小，具备试验设备容量小、重量轻、可移动性好等优点；但直流耐压试验方法对于XLPE交联电缆，无论从理论还是实践上却存在很多缺点。主要体现在：（一）直流耐压试验存在的主要问题1、试验等效性差2、直流和交流下的电场分布不同3、放电难以完全4、会造成击穿的连锁反应5、对水树枝的发展影响巨大1、试验等效性差：高压试验技术的一个通用原则是试品上施加的试验电压场强应模拟高压电器的运行工况。高压试验得出的通过的结论要代表高压电器中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应该相同的物理过程。以武高所、西交大、上海供电局所做的研究数据为例，如表3。表3击穿电压试验等效性比较结果试验电压类型（UX）等效性K=UX/Uac缺陷类型直流工频0.1Hz振荡波针尖缺陷4.311.51.5切痕缺陷2.812.61.1金具尖端缺陷3.912.21.6进潮和水树枝缺陷2.611.21.4从上表可以看出：针对不同缺陷，直流耐压的击穿电压的分散性非常大，从2.6～4.3倍不等。因此无法做为判断电缆绝缘好坏的依据。2、直流和交流下的电场分布不同：直流电压下，电缆绝缘的电场分布取决于材料的体积电阻率，而交流电压下的电场分布取决于各介质的介电常数，特别是在电缆终端头、接头盒等电缆附件中的直流电场强度的分布和交流电场强度的分布完全不同，而且直流电压下绝缘老化的机理和交流电压下的老化机理不相同。因此，直流耐压试验不能模拟XLPE电缆的运行工况。3、放电难以完全：XLPE电缆在直流电压下会产生“记忆”效应，存储积累性残余电荷。一旦有了由于直流耐压试验引起的“记忆性”，需要很长时间才能将这种直流偏压释放。电缆如果在直流残余电荷未完全释放之前投入运行，直流偏压便会叠加在工频电压峰值上，使得电缆上电压值远远超过其额定电压，从而有可能导致电缆绝缘击穿。4、会造成击穿的连锁反应：直流耐压时，会有电子注入到聚合物质内部，形成空间电荷，使该处的电场强度降低，从而易于发生击穿，XLPE电缆的半导体凸出处和污秽点等处容易产生空间电荷。但如果在试验时电缆终端头发生表面闪络或电缆附件击穿，会造成电缆芯线上产生波振荡，在已积聚空间电荷的地点，由于振荡电压极性迅速改变为异极性，使该处电场强度显著增大，可能损