對(duì)于10kV電纜的預(yù)防性試驗(yàn),常用的試驗(yàn)方一法有:工頻測試方法、直流測試方法,超低頻測試方法。
(1)工頻測試方法
交流工頻耐壓試驗(yàn)是鑒定電氣設(shè)備絕緣強(qiáng)度最有效和最直接的考核方法,它廣泛應(yīng)少月于電力設(shè)備的出廠試驗(yàn)中。通過對(duì)被試電纜施加工頻高壓,可以很好的檢測出電纜絕緣中的局部缺陷,從而鑒定電纜絕緣的介電強(qiáng)度,評(píng)估電纜的絕緣水平,預(yù)防其絕緣故障的發(fā)生。根據(jù)工頻耐壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)對(duì)被試電纜施加2.5U0的電壓,持續(xù)時(shí)間為60分鐘。由于工頻耐壓試驗(yàn)電壓所加電壓高于其正常運(yùn)行電壓,因此通過試驗(yàn)后的電纜有較大的安全裕度。而且與其他幾種測試方法相比,工頻耐壓試驗(yàn)的試驗(yàn)條件更接近電纜的真實(shí)運(yùn)行工況,所加電壓值較低,對(duì)被試電纜損害較小。研究表明,工頻耐壓試驗(yàn)對(duì)XLPE電纜絕緣介質(zhì)的水樹枝缺陷檢測靈敏度較高,能夠在較低工頻電壓下有效發(fā)現(xiàn)電纜絕緣內(nèi)部的水樹枝缺陷。但是對(duì)幾公里長的電纜進(jìn)行充電測試需要很大的能量,該充電系統(tǒng)包含多個(gè)設(shè)備,如發(fā)電機(jī)、高壓變壓器或諧振器、控制儀器、局部放電探測和故障定位儀器、耦合電容和高壓連接電纜。同時(shí)運(yùn)輸這些設(shè)備需要大型運(yùn)輸車輛,大大增加了測試費(fèi)用,不利于現(xiàn)場條件下的離線檢測。
(2)直流測試方法
直流測試方法是對(duì)被試電纜進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn),同時(shí)測量其泄漏電流的大小。當(dāng)絕緣介質(zhì)中存在氣泡或者由機(jī)械力導(dǎo)致的局部損傷等缺陷時(shí),直流耐壓試驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)⑵潇`敏地反映出來。若電纜整體受潮,則其泄漏電流將會(huì)隨著加壓時(shí)間的延長而有明顯增加。電纜絕緣在直流電壓下的擊穿強(qiáng)度約為交流電壓下的2倍以上,所以可施加更高的直流電壓對(duì)絕緣介質(zhì)進(jìn)行耐壓強(qiáng)度的考驗(yàn)。根據(jù)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》,對(duì)于6/10kV的電纜施加直流電壓為25kV,對(duì)于8.7/10kV的電纜施加的直流電壓為37kV,加壓時(shí)間為5分鐘。并且耐壓5分鐘時(shí)的泄漏電流不應(yīng)大于耐壓1分鐘時(shí)的泄漏電流。在直流電壓下,電纜絕緣層中的電場強(qiáng)度按絕緣材料的電阻率成正比分布,當(dāng)絕緣介質(zhì)有缺陷時(shí),所施加的直流電壓主要由介質(zhì)中與缺陷部分相串聯(lián)介質(zhì)的電阻來承受,使得缺陷更容易暴露。因此,直流耐壓試驗(yàn)是檢驗(yàn)電纜耐壓強(qiáng)度、發(fā)現(xiàn)電纜絕緣介質(zhì)受潮、機(jī)械損傷等局部缺陷的有效手段。但是由于直流下空間電荷的積累作用,進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)過后,將會(huì)有大量殘余的空間電荷滯留在電纜絕緣中,形成累積效應(yīng),加速了電纜絕緣的劣化。而且通過耐壓試驗(yàn)得到的泄漏電流也只能反映電纜整體的絕緣狀況,不能對(duì)局部缺陷進(jìn)行有效檢測。
(3)超低頻測試方法
超低頻測試方法是用超低頻((0.1Hz)以低充電電流、相對(duì)較長的時(shí)間對(duì)試品電纜進(jìn)行充電,若電纜絕緣有局部缺陷存在,則會(huì)在此電壓作用下?lián)舸亩┞┏鋈毕?。超低頻交流耐壓試驗(yàn)由于它的工作頻率僅為工頻的1/500,根據(jù)無功功率的計(jì)算公式:
Q=U^2*2πfC
理論上它的容量可以比工頻交流試驗(yàn)的功率降低500倍,所以0.1Hz超低頻交流耐壓的驗(yàn)設(shè)備的容量遠(yuǎn)比工頻交流耐壓的試驗(yàn)設(shè)備小,并且與工頻具有較好的等效性。與直流耐壓試驗(yàn)相比,超低頻耐壓試驗(yàn)由于施加電壓為交流,無空間電荷的累積效應(yīng)。
根據(jù)0.1 Hz超低頻耐壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),測試時(shí)需要施加電壓為3U0,持續(xù)時(shí)間為60min。以高于實(shí)際運(yùn)行電壓3倍的電壓作用在被試電纜上,且持續(xù)時(shí)間較長,將會(huì)加速電纜絕緣老化。而且測試周期較長,每次測試都得耗費(fèi)大量時(shí)間。
(4)振蕩波測試方法
震蕩波試驗(yàn)裝置
振蕩波檢測技術(shù)出現(xiàn)至今約二十年的時(shí)間。上世紀(jì)九十年代初至九十年代末期為提出理論及實(shí)驗(yàn)室摸索階段,2000年至2007年,以德國為代表的發(fā)達(dá)國家通過現(xiàn)場試點(diǎn)而不斷完善振蕩波檢測技術(shù),美國、荷蘭、日本、新加坡等國家陸續(xù)引入振蕩波檢測系統(tǒng)并投入現(xiàn)場使用。
2008年,北京市電力公司為加強(qiáng)奧運(yùn)保電工作,借鑒新加坡國家能源公司的經(jīng)驗(yàn),從德國引進(jìn)10kV電纜振蕩波檢測設(shè)備投入奧運(yùn)保電工作,對(duì)北京地區(qū)主要的配網(wǎng)電纜進(jìn)行了振蕩波測試,發(fā)現(xiàn)并排除了多起潛在性故障隱患,為奧運(yùn)期間的供電安全做出了卓越貢獻(xiàn)。目前,北京市電力公司已經(jīng)制定了應(yīng)用振蕩波測試系統(tǒng)進(jìn)行電力電纜局部放電試驗(yàn)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),耐壓與局部放電試驗(yàn)結(jié)合成為判定中壓電纜的絕緣狀況的主要手段。
2009年,借鑒北京市電力公司奧運(yùn)保電成功的經(jīng)驗(yàn),廣東電網(wǎng)公司為提高亞運(yùn)供電可靠性,切實(shí)將狀態(tài)檢修工作落到實(shí)處,根據(jù)主網(wǎng)穩(wěn)定、配網(wǎng)可靠的電網(wǎng)資產(chǎn)管理思路以及全面施行創(chuàng)先工作的有關(guān)要求,廣州電力試驗(yàn)研究所引進(jìn)了10kV振蕩波電壓電纜局部放電檢測與定位系統(tǒng),專門用來解決當(dāng)前10kV電纜的絕緣狀態(tài)診斷問題。通過對(duì)廣東電網(wǎng)轄區(qū)內(nèi)的配電網(wǎng)1 OkV電纜進(jìn)行振蕩波普測,發(fā)現(xiàn)并排除了數(shù)起由于接頭制作工藝不合格等原因?qū)е碌碾娎|絕緣隱患,保障了亞運(yùn)保電工作的順利完成。