电力电缆0.1Hz超低频交流耐压试验技术方法

    直流耐压试验不能有效发现交联电缆的绝缘缺陷，而且会加速交联聚乙烯绝缘内部水树枝转变为电树枝，从而导致绝缘内产生积累效应，加速绝缘老化，造成电缆绝缘损伤；而工频交流试验又因为试验设备容量大，电缆线路越长，所需试验设备容量越大，所以非常不适应现场电缆试验；变频谐振试验装置由于一套装置的配置较多，不同长度、不同截面及不同电压等级的电缆所要求装置容量差异较大，需要配备数台相匹配的串并联电抗器，现场使用仍感不方便。0. 1Hz超低频交流电压试验能有效地找出交联聚乙烯绝缘电缆线路的缺陷，其频率仅为工频的1/500，根据无功功率的计算公式Q=U22πfC，理论上0.1Hz的试验设备容量可以比工频交流试验的试验设备容量降低500倍。除去设备结构等因素，0.1Hz超低频试验设备的实际容量远比工频交流耐压试验设备小，比变频谐振试验装置更适用于现场试验，因此国内部分省市对于35kV及以下的交联聚乙烯电缆，大多采用0.1Hz超低频交流耐压试验。

    现行产品的国家标准和IEC标准均无0.1Hz超低频试验项目，国内的使用经验也不多，依据尚不充分，具体技术指标尚无足够的技术数据依据，试验经验与判据均不成熟，目前还未有国家标准。现在执行的主要标准如下：①试验电压值3U0，加压时间60min不击穿；②在加压60min后，任何中间接头或终端头，应无明显发热现象。

    (1)试验原理。做工频试验时，电气设备通常表现为一电容性负载(C0)，交联电缆约为0. 1～0. 7μF/km。其试验设备的电源容量可由下列公式推出

    其中，Us为电气设备所要求的试验电压，Um为试验电源的最高输出电压。

   C0和Us是一定的，若f=0.1Hz，那么试验设备的输出容量比工频时小500倍，0. 1Hz的试验设备容量小、质量轻，不似工频交流试验设备笨重，比较适合于现场使用。

    图6-10所示为西安四方CDPZ超低压耐压试验装置工作原理框图。整个试验装置系统由微机控制，带动超低频信号发生器产生超低频调制电压，输出到高压箱的升压变压器，再供给高压整流电路，经高压输出电路形成和输出预设置频率的正弦波高压；屏幕显示的“试验电压/电流”是经高压箱采样，再输入到主机控制箱显示的；主机控制箱实现控制过压过流保护动作及软件定时设置的实施等功能。

   (2)试验装置。试验装置采用分体式结构，由两部分组成：主机控制器和高压箱，两者之间用连接电缆进行电气连接，如图6-11所示。

    图6-10    CDPZ超低压耐压试验装置工作原理框图

    图6-11    某款0.1Hz超低压耐压试验装置现场接线图

    控制器：按电气功能划分主要由电源模块、微机控制超低频信号发生器、电压整定控制、过流过压保护等功能电路块组成。

    高压电源：主要由升压变压器、高压整流器、电压电流采样整件及高压绝缘油组成。

    分压器：用于试验高压的测量。

    专用测试线：由专用连接电缆、放电棒、限流电阻等组成。

   (3) 0.1Hz超低频交流耐压试验的优点。

   1)不会在交联聚乙烯电缆绝缘中产生空间电荷，避免了直流试验后在交流电压下发生绝缘损伤。

   2)试验设备容量较小，质量较轻，能满足现场工作的需要。

   3)同直流耐压试验相比，用0.1Hz超低频电压试验时，虽然局放起始电压较低，但具有较快的放电通道增长速度，对电缆绝缘不易产生新的损伤，能在较快时间内检查出电缆的绝缘缺陷。

   4)用0. 1Hz超低频正弦电压试验时，可以和测量介损判断电缆绝缘老化一起进行。

   5) 0.1Hz超低频试验也可用于油纸绝缘电缆线路。

    较之20～300Hz交流变频耐压试验设备，0.1Hz试验设备容量小、质量轻，适用于6～35kV交联聚乙烯绝缘电缆线路，能有效地找出电缆线路缺陷，比较适合于现场使用。

   (4)试验步骤（以10kV电缆为例）。

   1)接线。图6-12所示为0.1Hz超低频交流耐压试验接线示意图。按照接线示意图连接好控制箱、高压箱、高压分压器之间的连接电缆，用专用柔性高压电缆将被试电缆与高压发生器连接好，要保证接地必须可靠。

   2)设置参数。合上电源，打开控制器，进入主菜单并设置参数：交接时试验电压为3U0，预防性试验时为2.1U0，试验时间参考各省的规定设置。

    图6-12    0.1Hz超低频交流耐压试验接线示意图

   3)试验。按“启动键”开始测试，仪器在测试过程中实时显示电压电流波形，在时间完成时自动停止试验。当电缆无耐压缺陷时，测试结果显示为“时间终止”；当电缆存在耐压缺陷时，显示为“过流保护”。可将测试结果打印出来或进行记录。

   4)试验中的判断。试验过程中如发现电压表摆动较大，电流表指示急剧增加，被试电缆发出异味、烟雾、异常声响或闪络等现象时，应立即停止试验，查明原因。如因绝缘距离或表面脏污等原因所致，处理后再重新试验；如是因电缆绝缘部分薄弱引起的，则认为其耐压试验不合格。

   5)拆线。试验结束后，将电缆充分放电后拆除连线，恢复电缆原来状态。

   (5)注意事项。

   1)断开电缆终端与电力系统的连接，将电缆充分放电，并将与电缆连接的其他设备拆开。

   2)将电缆两终端擦拭干净并保持干燥。

   3)先用兆欧表对电缆进行绝缘电阻测试，如果存在低阻或短路故障，则不必再进行超低频耐压试验。

   4)在仪器的负载能力范围内，可将电缆3相并联后，同时对地进行超低频试验。

   5)做100m以下长度的电缆耐压试验时，需在高压输出端并联一个耐压足够、容值为0. 1～2F的补偿电容。

   6)用发电机供电时，需将发电机供电电源两根线中的一根接地。