10kV交联电力电缆试验及故障预防

    1、 10 kV交联电力电缆试验方法分析
    1.1 直流耐压试验对发现电缆绝缘缺陷的有效性
    直流耐压试验的目的在于检验电缆的耐压强度。它对发现绝缘介质中的气泡、机械损伤等局部缺陷比较有利。因为在直流电压下，绝缘介质中的电位将按电阻分布，所以当介质有缺陷时，电压主要被与缺陷部分串联的未损坏介质的电阻承受，较有利于发现介质缺陷。电缆绝缘在直流电压下的击穿强度约为交流电压下的两倍，所以可以施加更高的直流电压对绝缘介质进行耐压强度的考验。很多情况下，我们用兆欧表检测电缆绝缘良好，而在直流耐压试验中发生绝缘击穿，可见直流耐压是检测高压电缆绝缘缺陷的有效手段。
    1.2 直流耐压试验对交联聚乙烯绝缘电缆的局限性
    直流耐压试验对发现多数电缆绝缘缺陷十分有效，但对交联聚乙烯绝缘电缆则未必，甚至可能产生副作用。
    (1)交联聚乙烯绝缘在交流电压下的电场分布不同于施加直流电压时的电场分布。交联聚乙烯绝缘材料是聚乙烯塑料经交联工艺而生成的，属整体型绝缘材料，其介电常数为2.1～2.3，且一般不受温度变化的影响。在交流电压下，交联聚乙烯绝缘层内的电场分布是由介电常数决定的，即电场强度是按照介电常数的反比例分配的，这种分布比较稳定。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(在交联聚乙烯塑料生产过程中，因工艺原因不可避免地在主料中有杂质存在，如甲烷聚乙醇，它们具有相对较小的绝缘电阻率，且沿绝缘层径向分布是不均匀的)，所以交联聚乙烯绝缘层中的电场分布不同于理想绝缘结构而与材料的不均匀性有关。
    绝缘层的绝缘电阻率ρ受温度和场强影响较大，可用式（1）描述：
    ρ = （ρ0•e-αθ）/（E•γ）
    式中：ρ0 ――绝缘层在0℃时的绝缘电阻率；
        α ――温度系数，取0.15/℃；
        θ ――温度
        E ――工作或实验电场强度；
        γ ――系数，取2.1～2.4。
    由于在绝缘层中，交、直流电压下电场分布的不同，导致了击穿特征的不一致。
    (2)直流耐压试验不仅不能有效地发现交联聚乙烯绝缘中的水树枝等绝缘缺陷，而且由于空间电荷的作用，还容易造成高压电缆在交流电压作用下某些不应发生问题的地方投运不久就发生击穿。此外，电缆的某些部分，如电缆头，在交流情况下，存在某些缺陷，在直流耐压试验时却不会击穿。
    (3)现场进行直流耐压试验，如果发生闪络或击穿可能会对其他正常的电缆和接头的绝缘造成危害。
    (4)直流耐压试验会在交联聚乙烯材料中产生累积效应，将加速绝缘老化，缩短使用寿命。
    1.3 预防性试验的利与弊
    过去我国参照前苏联的做法，常将运行中的电缆按计划停运，加人五六倍电压试验，如电缆受潮、外层损坏自然可以出现击穿，然后测故障点、修复，再用五六倍电压施加5～10 min，正常后投入运行。如仍击穿或泄漏电流不正常，再进行一次测故障点、修复，直至电缆完全正常。这种过程有很多不利因素，首先电缆耐压击穿后停电时间达3～5天，甚至更长，对一个企业或单位来说，损失有时是无法估量的，尤其是一些单电源用户；其次预防性试验往往集中在春季，要在很短的时间对所管辖的电缆进行试验，不仅劳动强度大，而且难以对每条电缆都进行仔细分析；另外，大规模采用交联聚乙烯电缆和不滴流纸绝缘电缆，长期用五、六倍电压做预防性耐压试验也不尽合理，经常发生这样的情况：一些老电缆，一经试验肯定击穿，不做试验反而能运行很长时间。所以随着科技进步，应开展在线监测取代年复一年的预防性试验。
    1.4 以泄漏电流为依据判断电缆绝缘优劣的方法
    电缆泄漏电流的测量与直流耐压试验在发现绝缘缺陷的原理上是有区别的。一般来说，直流耐压试验对于暴露介质中的气泡和机械损伤等局部缺陷等比较灵敏，而泄漏电流能够反映介质整体受潮与整体劣化情况。两者在试验中又密不可分，泄漏电流实际上是在直流耐压试验中测得的。测量泄漏电流的微安表在实验回路中位置不同，实验的高压引线是否采用屏蔽线等因素都会影响泄漏电流的数值，所以在测量泄漏电流的过程中，判据不是电流的具体数值而是泄漏电流的变化趋势。依据泄漏电流判断绝缘状况时，应注意以下几点：
    (1)电压升高的每一阶段都必须注意观察电流随日引司变化的趋势。一条绝缘良好的电缆，在电压上升的每一阶段，电容电流和吸收电流先叠加在泄漏电流上，表观电流一定是剧增，后随时间下降，电压稳定1min后的稳态电流值只及电压初上升时的10%～20%，这就是泄漏电流。如电缆整体受潮，则电流在电压上升的每一阶段几乎不随时间下降，严重时反而上升，这种电缆不能轻易投运。
    (2)泄漏电流值随时间的延长有上升现象是绝缘缺陷发展的迹象。良好的绝缘在试验电压下的稳态泄漏电流值随着时间的延长应保持不变，有的略有下降。
    2、 规定的交联电力电缆的预防性试验
    2.1 预防性试验项目
    (1)测量电缆外护套绝缘电阻值和内衬层绝缘电阻值。
    (2)测量钢铠对地的绝缘电阻值，检查直埋电缆的外护套有无损伤。
    (3)测量铜屏蔽层对钢铠的绝缘电阻值，检查内衬层有无损伤。
    (4)采用500 V兆欧表测量外护套和内衬层绝缘电阻值。当绝缘电阻很低时，应用万用表的“正”、“负”表笔交换测量铠装层对地或铠装层对铜屏蔽层的绝缘电阻值。若两次测得的绝缘电阻值相差较大时，就可判明外护套和内衬层已经破损进水。
    (5)使用2 500 V或5 000 V兆欧表，测量电缆的绝缘电阻值。
    (6)使用万用表测量铜屏蔽的连续性。
    2.2 预防性试验周期
    (1)对于受电电缆及2 000 kW以上机组电缆，试验周期一般为1年。
    (2)对其他配出开路电缆，试验周期为3年。若电缆运行10年以上，试验周期为1年。
    2.3 预防性试验标准
    (1)用500 V兆欧表测量电缆外护套的绝缘电值不低于1MΩ/km。
    (2)用500 V兆欧表测量电缆内衬层绝缘电阻值不低于0.5 MΩ/km。
    (3)用2 500 V或5 000 V兆欧表测量电缆主绝缘电阻值不低于1000 MΩ/km。
    3、交联电力电缆的鉴定性试验
    交联电缆鉴定性试验是指新制作终端头或中间头、处理电缆护层或铜屏蔽后的主绝缘电阻值低于规定值时，需对电缆作直流耐压试验和0.1 Hz超低频交流耐压试验。鉴定性试验项目及标准见表1、表2。
    表 1 直流耐压鉴定性试验项目及标准

    4、 10 KV交联电力电缆故障的预防
    4.1 设计选型适当留有裕度
    现场运行经验表明，对连续生产的重要负荷电缆，在设计选型时宜适当留有裕度。这样做虽然投
资稍大一点，但最终可以减少电缆故障，延长电缆寿命，经济上还是合算的。
    4.2 敷设方式要因地制宜
    对不同的地区应采用不同的敷设方式。例如，在地下水位较高的地区及多雨地区，不宜采用直埋方式。电缆数量比较集中的地区应用电缆隧道或电缆井。对距变电所较远的个别用户可采用架空或防水型电缆。在南方电缆隧道内黄梅季节容易结露，应采用合适的通风措施。电缆隧道的各电缆人口处应有封堵措施，避免下雨时雨水沿电缆流人隧道内。隧道内应设有罚F水设施。电缆沟的电缆应有防止雨水侵入致使电缆泡在水中的措施，必要时应加装排水泵。
    4.3 选择质量好的电缆
    电缆质量的好坏对防止水树枝劣化至关重要。电缆的质量问题主要是由生产设备不良、材料选用不当、工艺落后、质量管理和生产管理不善等原因造成的。所以，在选择电缆时应对电缆的生产工艺、管理等有一定了解，以便能买到质量好的电缆，为减少故障奠定基础。
    4.4 把好施工质量关
    即使电缆质量很高，但如果施工质量不高，也会造成隐患。为此必须把好施工质量关，其基本途径如下：
    (1)重视热缩接头施工质量。热缩接头施工质量的好坏，关键在于密封。电缆线芯压接前后，应充分地打磨和冲洗，以消除棱角和尖端。另外，还必须做好应力处理和清洁工作，尽量缩短接头的制作时间。
    (2)尽量避免外护套破损。在交联聚乙烯电缆施工中经常发生由于机械外力、制造过失等原因使其外护套破损，影响电缆的使用寿命和正常运行，所以必须加强管理、精心施工。