用交流電壓進行高壓XLPE絕緣電纜線路的現場試驗

摘　要　根據XLPE絕緣電纜用直流電壓進行現場試驗的經驗，要求開發新的方法。現在有一種移動式調頻串聯諧振裝置能夠用交流電壓進行試驗，這意味著適用于塑料絕緣電纜敷設后的試驗將有重大突破。配有經由戶外和戶內開關設備而接至電纜線路的連接線，以滿足不同用戶的要求。

　　數千米長的電纜線路具有大電容，例如10 km長的110 kV交聯聚乙烯(XLPE)絕緣電纜，按其截面積的不同，電容可達2～3 μF。如果在系統的頻率(50 Hz)下用交流電壓進行現場試驗，就需要很大的無功功率。如上所述的電纜，在160 kV(2.5 u0)下進行交流電壓試驗，則可能需要高達20 MVA的試驗功率。常規的交流電壓試驗設備(運行頻率50 Hz)的缺點在于其單位試驗功率的重量較大，達100～200 N/kVA，試驗設備的運輸很不經濟，而且需要在現場提供相當大的電源。

　　眾所周知，油浸紙絕緣電力電纜的現場試驗一般都采用直流電壓。試驗時可以同時測量泄漏電流，由泄漏電流的變化或者泄漏電流與試驗電壓的關系，可用以判斷絕緣狀況。數十年對油浸紙絕緣電力電纜采用直流耐壓試驗的實踐，已證明其作為現場定期預防性試驗項目能得出滿意的試驗結果，這也就是充油和壓氣電纜用直流電壓進行現場試驗的理由。這個試驗方法也同樣用于高壓XLPE絕緣電纜，它似乎是唯一可行的方法。

1　XLPE絕緣電纜線路用直流耐壓試驗的缺點

　　高壓XLPE電纜線路的運行試驗表明，現場采用直流耐壓試驗不能有效地檢出有缺陷的XLPE絕緣電纜及附件。各國運行經驗發現通過直流耐壓試驗的XLPE絕緣電纜及附件在投入運行后有擊穿故障發生。

　　為此，CIGRE WG21-09工作組(高壓擠包絕緣電纜試驗)于1984年向世界各國電纜制造商和電力公司調查，并組織進行模擬結構樣品試驗，進一步確認高壓XLPE絕緣電纜采用直流耐壓試驗是不恰當的，其存在以下明顯的缺點：

　　a)直流電壓下絕緣電場分布與交流電壓下電場分布不同，前者按電阻率分布，而后者按介電系數分布，尤其在電纜終端和接頭等高壓電纜附件中，直流電場強度的分布與交流電場強度分布完全不同。這往往造成交流工作電壓下有缺陷部位在直流耐壓的現場試驗時不會擊穿而被檢出，或者在交流工作電壓下絕不會產生問題的部位，而在直流耐壓現場試驗時發生擊穿。

　　b)XLPE自身的固有場強高，要用很高的直流試驗電壓甚至嚴重損傷電纜才能檢出。例如，20 kV XLPE電纜絕緣的50%處有金屬尖端，結果卻在10 U0的直流電壓下才能使其擊穿。再者，在接頭內有金屬尖端或密封電纜頭周圍有嚴重的缺陷，即使用12 U0～16 U0直流電壓試驗也不可能檢出。

　　c)由于XLPE的高絕緣電阻和相應的空間電荷效應，尚不能排除在直流電壓下會造成XLPE電纜絕緣非故意的預先損傷。直流耐壓試驗時形成的空間電荷，可造成電纜在投入交流工作電壓運行時擊穿，或附件界面因積聚電荷而沿界面滑閃。

2　調頻串聯諧振裝置實例

　　傳統的直流電壓試驗存在著嚴重缺點，必須尋求新的較為有效的試驗方法。非常自然的、符合絕緣機理的傾向，是采用交流電壓試驗方法，關鍵是要開發新型的交流電壓試驗設備。本文將詳細介紹由西門子柏林電力電纜廠等研制的8 MVA，160 kV調頻串聯諧振試驗裝置。

2.1　移動式

　　調頻串聯諧振裝置設計的首要目的是試驗安全、簡便和快速，整個試驗設備均安裝在低底架的大卡車上。最重的組件是電抗器，重156.8 kN。車輛總重量約400 kN。

2.2　試驗電壓連接線

　　電源電壓經OHL門架的戶外終端和變壓器的輸出端或氣體絕緣開關(GIS)而饋電至用戶的電纜線路。通常連接到試驗設備的電抗器，包括可接至戶外套管或試驗電纜的插入式澆注樹脂絕緣管。內部絕緣為SF6，以便能夠快速、安全和干燥地裝配。

1—帶有固定電感的電抗器，并可改變電壓輸出；2—戶外終端；3—已裝在電纜盤上的試驗電纜，帶有符合IEC859的開關設備的密封終端；4—饋電連接電纜；5—SF6氣體充氣站；6—用液壓驅動的起吊機；7—控制室；8—戶外終端

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