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提   要
對(duì)XLPE電力電纜施工中電氣絕緣性能試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析,找出導(dǎo)致XLPE電纜故障的原因,并提出改進(jìn)的措施。

關(guān)鍵詞:泄漏電流;電纜接頭;絕緣;直流試驗(yàn)

前 言
隨著電力工業(yè)的發(fā)展,城市規(guī)模的擴(kuò)大,高壓電力電纜在輸電線路中的應(yīng)用正日趨廣泛,而交聯(lián)電力電纜由于電纜結(jié)構(gòu)輕便,易于彎曲,電氣性能優(yōu)良,耐熱性能好,傳輸容量大,安裝敷設(shè)方便,特別是沒(méi)有漏油而引起火災(zāi)的危險(xiǎn),廣泛地受到用戶的歡迎。目前,我國(guó)已從國(guó)外引進(jìn)多條生產(chǎn)線,并能生產(chǎn)35kV、110kV級(jí)產(chǎn)品。為了保證電力電纜的運(yùn)行及壽命,要求電纜具有優(yōu)良的絕緣性能。尤其是電纜安裝以后我們經(jīng)常對(duì)電纜的絕緣性能進(jìn)行一系列的檢測(cè)試驗(yàn),其目的是為考核電纜本體,各種接頭的主絕緣是否滿足廠家規(guī)定以及在額定電壓下運(yùn)行的可靠性,同時(shí)檢驗(yàn)電纜絕緣有無(wú)缺陷。
本文對(duì)出廠合格的XLPE電力電纜在施工安裝中電氣絕緣性能交接試驗(yàn)的部分關(guān)鍵性項(xiàng)目,以及在試驗(yàn)中出現(xiàn)的故障及較典型的數(shù)據(jù),進(jìn)行綜合分析。從而找出XLPE交聯(lián)電纜絕緣損壞的根本原因,并提出改進(jìn)措施。

1 、試 品
本次試驗(yàn)電纜為國(guó)產(chǎn)110kV XLPE交聯(lián)電力電纜,銅園芯型,外徑105mm,全長(zhǎng)4km,沿電纜溝敷設(shè),彎曲半徑大于15D,每段長(zhǎng)度680m,采用交叉互聯(lián),每相5個(gè)中間接頭。

2 、交接試驗(yàn)

 2.1 絕緣電阻的測(cè)定
電力電纜系大電容被試品,用測(cè)量絕緣電阻和吸收比檢查絕緣是否受潮,臟污或有無(wú)缺陷是非常靈敏的,如絕緣受潮或有局部缺陷,吸收比值將接近于1,電阻值會(huì)顯著降低,本次試驗(yàn)采用2500伏級(jí)的兆歐表,接線如圖1。

應(yīng)予注意的是,測(cè)得數(shù)值后,一定要先將測(cè)試表筆脫離被試電纜,再停止兆歐表的轉(zhuǎn)動(dòng),以免電纜發(fā)生反充電現(xiàn)象而損壞兆歐表。一般絕緣電阻的測(cè)定是在對(duì)電纜耐壓前后進(jìn)行。這樣做的好處:一是避免在電纜嚴(yán)重受潮或機(jī)械損傷導(dǎo)致絕緣嚴(yán)重?fù)p壞的情況下,直接施加高電壓;二是為了檢查電纜耐壓試驗(yàn)中可能產(chǎn)生而并未暴露的缺陷。本次耐壓前后所測(cè)量的絕緣電阻值如表1所示。

 2.2 直流耐壓與泄漏電流的測(cè)量
 因地下電纜的電容大,一般采用直流耐壓試驗(yàn)[1],這種方法比交流試驗(yàn)用電源功率小,測(cè)量操作容易,對(duì)吸濕和局部絕緣損傷的分辨能力高,而施加直流高壓對(duì)絕緣物的損傷要比交流小。
試驗(yàn)程序按常規(guī)進(jìn)行,試驗(yàn)結(jié)線如圖2所示。要注意的是:測(cè)量泄漏電流的微安表接于低壓端時(shí),必須測(cè)出試驗(yàn)電壓下不接被試電纜時(shí)的雜散電流,然后將接有被試電纜的泄漏電流減去這個(gè)數(shù)值。另外,連接被試電纜的高壓導(dǎo)線應(yīng)選得粗、短一些,并盡量減少尖端及增加高壓對(duì)地距離,因高壓連線導(dǎo)線是暴露在空氣中,當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度約高于20kV/cm時(shí),導(dǎo)線表面的空氣發(fā)生游離對(duì)地將產(chǎn)生一定的泄漏電流,會(huì)對(duì)被試電纜造成誤差。
本次試驗(yàn)直流耐壓值取3倍被試品額定相電壓(即220kV,負(fù)極性),加壓時(shí)間為15min。同時(shí)在加壓過(guò)程中每隔全電壓的四分之一處停留1 min并讀取泄漏電流值,加全電壓后在5min、10min、15min時(shí)分別讀取泄漏電流值。其試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

3 、綜合分析
從表1、表2中看到A相、B相升壓后,無(wú)異常現(xiàn)象。通過(guò)全電壓耐受15min,且泄漏電流值在耐壓前后變化正常。而C相,當(dāng)電壓加到220kV全壓時(shí),停留在4min時(shí),電壓突然下降。當(dāng)時(shí),停止試驗(yàn),檢查外電路無(wú)誤后,重新加壓到15kV時(shí),泄漏電流上升很快,已達(dá)到8mA,電壓上升也很困難,只得停止試驗(yàn)。
根據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象和泄漏電流增長(zhǎng)速度,我們初步分析認(rèn)為造成這種現(xiàn)象的原因是因?yàn)樾孤╇娏鞔笮∈菦Q定于絕緣層電導(dǎo)。在絕緣測(cè)量中,從施加電壓范圍來(lái)看幾乎是離子式電導(dǎo),該電流隨絕緣體吸濕程度而定。如果絕緣層吸濕,電流就增加。這種情況,在測(cè)量電纜的絕緣電阻的吸收比時(shí)已明顯看出來(lái),C相的吸收比在1左右,因而可判斷C相的故障為絕緣受潮。

通過(guò)故障測(cè)導(dǎo),確定為C相的第五個(gè)中間接頭處。經(jīng)解剖,發(fā)現(xiàn)電纜內(nèi)半導(dǎo)電層上有象樹(shù)枝那樣細(xì)微放電痕跡。如圖3所示。這種現(xiàn)象發(fā)生多半是由于敷設(shè)環(huán)境而產(chǎn)生,當(dāng)有多量水份和電場(chǎng)共存的狀態(tài)下,可出現(xiàn)這類細(xì)微放電,使電纜的絕緣強(qiáng)度大幅度地降低[2]。分析造成這一故障的原因:是因?yàn)樵谶M(jìn)行電纜頭之間連接時(shí),采取的是“全面開(kāi)花”,即將所有的連接頭全部切削好,然后再依順序一個(gè)個(gè)連結(jié)。而切削好的電纜頭又沒(méi)有用塑料罩包好,因而使其絕緣部分在空氣中暴露的時(shí)間太長(zhǎng),且天氣又潮濕,至使水份侵入導(dǎo)體內(nèi)部所致。據(jù)我國(guó)電纜運(yùn)行事故統(tǒng)計(jì),類似這一類故障約占總故障的50%。即XLPE電纜的老化主要是浸水老化。在無(wú)水份影響空間加電壓場(chǎng)合,XLPE電纜的長(zhǎng)期老化特性非常優(yōu)異,在目前應(yīng)用的電位梯度下完全無(wú)問(wèn)題,當(dāng)XLPE電纜吸濕后,在絕緣體中的電場(chǎng)集中處發(fā)生細(xì)微樹(shù)枝放電,最終導(dǎo)致絕緣老化和擊穿。找到故障原因后,將C相故障接頭進(jìn)行干燥處理并切除故障節(jié),然后連結(jié)好。重新進(jìn)行了絕緣電阻測(cè)量和直流耐壓和泄漏電流的測(cè)量,其結(jié)果見(jiàn)表3、表4。從兩表中看出,試驗(yàn)中無(wú)異?，F(xiàn)象,所測(cè)得值正常,試驗(yàn)合格。

根據(jù)以上分析和運(yùn)行統(tǒng)計(jì)得知:XLPE電纜受潮的原因是電纜在保管、敷設(shè)或制作電纜接頭時(shí)水份誤入導(dǎo)體內(nèi)部所致。針對(duì)這種情況我們提出兩點(diǎn)改進(jìn)措施:

 (1)避免水份浸入導(dǎo)體內(nèi)。在電纜保管中一定要把電纜頭密封起來(lái)。在施工中,電纜頭連結(jié)應(yīng)采取“速戰(zhàn)速?zèng)Q”辦法;即切削一個(gè)頭,就連結(jié)好一個(gè)頭,縮短電纜接頭在空氣中暴露的時(shí)間,并注意在進(jìn)行此項(xiàng)工作時(shí),要在空氣濕度小的晴天進(jìn)行。
(2)在制造技術(shù)上,特別要注意絕緣層的高密度和超純度,力爭(zhēng)減少其厚度,同時(shí)將內(nèi)半導(dǎo)電層、絕緣層和外半導(dǎo)電層三層同時(shí)擠壓,以提高其防水性能。
 

4 、結(jié)論

(1)直流耐壓試驗(yàn)是檢驗(yàn)電纜缺陷的比較簡(jiǎn)單有效的方法。

(2)泄漏電流法可以判斷XLPE電纜受潮故障。

(3)水份的浸入是導(dǎo)致XLPE電纜老化根本原因。

(4)改進(jìn)電纜連結(jié)工序和采用先進(jìn)制造技術(shù)可避免XLPE電纜受潮。

作者：劉金銘①徐剛立② (廣東工業(yè)大學(xué)①電氣工程系,②計(jì)算機(jī)系,廣州,510643)