交流耐压试验在高压XLPE绝缘电力电缆中的应用.pdf
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1、煤矿 现代化 2 0 1 1 年第4 期 总第1 0 3 期 交流耐压试验在高压 X L P E绝缘电力电缆中的应用 穆玉 兰 ( 淮北矿业集 团,安徽 淮北 2 3 5 0 4 3 ) 摘要X L P E ( 交联聚乙烯) 绝缘电力电缆在电力系统 中已得到广泛使用, 通过何种有 效的手段去检验 电缆 的好坏, 是一直以来探 索的课题。实践证 明: 直流耐压试验 不能有效地 发现交联电缆中的绝缘缺 陷, 甚至造成电缆的绝缘 隐患; 交流耐压试验却能真实反映电缆的 绝缘水平, 有效的发现其绝缘缺 陷。 关键词X L P E; 直流耐压 ; 水树枝; 交流耐压; 调频串联谐振 中图分类号 : T
2、M2 4 7 1 文献标志码 : B 文章编号: 1 0 0 9 0 7 9 7 ( 2 0 1 1 ) 0 3 0 0 4 3 0 2 随着经济的发展以及电力系统供电电压等级 的提高 , X L P E( 交联 聚乙烯 ) 绝缘 电力 电缆 以其合理 的工艺和结构, 优良的电气性能和安全可靠的运行 特点已得到越来越广泛的使用。尤其在高压输电领 域更取得了巨大的进展。与充油电缆相比, 交联电 缆敷设 安装方便 , 运行维护 简单 , 不存 在油 的淌流 问题 。但是 , 近年来 的运行和研究 表明 , X L P E电缆 的绝缘在运行 中易产生树枝化放 电, 造成绝缘老化 破坏 ,严重地影响
3、了 X L P E绝缘 电力电缆的使用寿 命。因此, 充分认识交联电缆的绝缘特性 , 及时有效 地发现 和预 防绝缘 中存在 的某些缺 陷 , 对保障设备 乃至系统的安全运行具有十分重要 的意义。 近年来 国内外 的试验和现场实践经验证 明 : 直 流耐压试验用来判断纸绝缘电缆的好坏效果 良好 , 可 获得内部缺陷的可靠数据; 却不能有效地发现交联电 缆中的绝缘缺陷, 甚至造成电缆的绝缘隐患。多次发 生的电缆事故中, 有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。 l 直 流 耐 压 试 验 对 X L P E绝 缘 电 力 电缆 的 局 限性 ( 1 ) XL P
4、 E绝缘 电缆在交 、 直流 电压下 的电场分 布不 同。XL P E绝缘 电缆绝缘层是采用 聚乙烯经化 学交联 而成 , 属整体绝缘结构 , 且受 温度影响较小 。 在直流电压下 , 绝缘层 中的电场强度是按照绝缘 电 阻率的正 比例分 配的 , 且绝缘 电阻率分布是不均匀 的( 在 X L P E塑料生产过程 中, 因工艺原 因在主料 中 不可避免的有杂质存在, 他们具有较小的绝缘电阻 率 , 且沿绝缘层径向分布, 分布不均匀 ) ; 在交流电 压下 , X L P E绝缘 电缆绝缘层 内的电场分布 是介 电 常数决定的,即电场强度是按介电常数反比例分配 的, 这种分布比较稳定 , 所以
5、X L P E绝缘在交 、 直流电 压下电场分布是不同的 , 导致了击穿特征的不一致 。 4 3 ( 2 ) XL P E绝 缘电缆在直流 电压 下会 积累单极 性 电荷 , 一旦有 了由于直流耐压试验引起的单极性 空 间电荷 ,就需要很长时 间才能将这种 电荷释放 , 电缆如果在 直流残余 电荷 未完全释放 之前投 入运 行 , 直流电压便会叠加在工频电压峰值上 , 使得电 缆上的电压值远远超过其额定电压 , 它将加剧绝缘 老化 , 缩短使用寿命 , 严重的还会发生绝缘击穿。 ( 3 ) X L P E绝缘 电缆 的半导体 凸出处与污秽点 等处容易产生空问电荷 , 但如果在试验时电缆的终 端
6、头发生表面闪络 或电缆 附件击穿 , 会造成 电缆 芯 线 中产生波振荡 , 对其他正常 的电缆和接头 的绝缘 造成危害。X L P E绝缘电缆一个致命的弱点就是绝 缘 内容易产生水树枝 , 一旦产生水树枝 , 在直流电 压下 , 会迅速转变为 电树枝 , 并形成放 电, 加速 了绝 缘 的水 劣化 , 以至于在运行工频 电压 的作用下形成 击穿 。 由此可见 , 直流耐压试验不仅不能有效地发 现 XL P E绝缘材料 中的水树枝 等绝缘 缺陷 ,而且 由于 空间电荷的作用 , 使原来存在 的绝缘 内部弱点进一 步发展 、 扩 大 , 使绝缘性 能逐 渐衰减形成 绝缘 内部 劣化 的积累效应
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