電力電纜采用變頻諧振耐壓試驗的優(yōu)勢分析
電力電纜采用變頻諧振耐壓試驗的背景與優(yōu)勢分析,與架空線(xiàn)路相比,電纜線(xiàn)路具有敷設隱蔽、受氣候干擾小、少維護、對城市市容影響小等優(yōu)勢,在城市電網(wǎng)中的應用越來(lái)越普遍,而且電纜化率也成為衡量城市電網(wǎng)技術(shù)水平的重要標志。隨著(zhù)油浸紙絕緣電力電纜逐步退出歷史舞臺,代之以安裝簡(jiǎn)便、沒(méi)有漏油困擾的橡塑絕緣電力電纜, 其中交聯(lián)聚乙烯(XLPE) 電力電纜更因為電氣機械性能好、傳輸容量大、施工安裝靈活而成為主流電纜。
為了保證線(xiàn)路安全運行,電力電纜投入運行前必須進(jìn)行交接驗收試驗,以避免機械損傷、安裝工藝缺陷等問(wèn)題引起運行故障損失;在電力電纜運行期間,也要定期進(jìn)行預防性試驗,以便及時(shí)發(fā)現故障隱患和潛伏性缺陷。在這些試驗中,按照被試絕緣的危險程度分為非破壞性試驗和破壞性試驗兩大類(lèi),前者因為施加的電壓低于額定電壓,不會(huì )損傷電纜的絕緣性能而被稱(chēng)為非破壞性試驗,主要試驗項目包括絕緣電阻測量、泄漏電流測量、介質(zhì)損耗因數測量等;后者要在高于工作電壓條件下進(jìn)行試驗,可能引起絕緣損傷和破壞,故稱(chēng)之為破壞性試驗,主要試驗項目是直流耐壓試驗和交流耐壓試驗(采用變頻諧振耐壓試驗裝置)。雖然非破壞性試驗能發(fā)現許多絕緣缺陷,但因為試驗電壓較低,某些局部缺陷還是不能夠被檢出,所以必須通過(guò)破壞性試驗來(lái)進(jìn)一步暴露這些缺陷。
直流耐壓試驗設備體積小、重量輕、操作簡(jiǎn)單、便于現場(chǎng)實(shí)施,同時(shí)早期的油浸紙絕緣電力電纜的絕緣結構為油和紙的組合,采用直流耐壓試驗不會(huì )因累積電荷而造成絕緣損傷,所以曾經(jīng)很長(cháng)一段時(shí)間作為現場(chǎng)的主要試驗項目。
但是直流耐壓試驗不合適用于XLPE電纜,因為它的絕緣結構是固體介質(zhì),這與油浸紙電纜絕緣結構迥異,在直流電場(chǎng)作用下容易儲存和聚集空間電荷而形成“記憶效應”,需要很長(cháng)時(shí)間才能完全釋放出累積的電荷,而交接試驗和預防性試驗后都不大可能等待這么久再投運,這樣很容易出現累積的電荷疊加在工頻交流電壓峰值上而擊穿電纜:另一方面XLPE電纜中的“水樹(shù)枝”(指水分浸入絕緣結構并在電場(chǎng)作用形成的樹(shù)枝狀物)在直流電壓作用下會(huì )迅速轉化為“電樹(shù)枝”(指絕緣結構內部形成的樹(shù)枝狀放電通道),從而加速絕緣老化和引起電纜擊穿故障。
交流耐壓試驗環(huán)境更接近實(shí)際運行環(huán)境,而且電場(chǎng)分布也與直流電壓不同,交流電場(chǎng)由介電參數控制,直流電場(chǎng)由電阻率控制,這些特點(diǎn)決定了交流耐壓試驗是鑒定XLPE電纜更有效、更安全的方法。
經(jīng)過(guò)多年研究和探索,交流耐壓試驗已形成工頻耐壓試驗、變頻耐壓試驗、超低頻耐壓試驗和振蕩波耐壓試驗四個(gè)系列。工頻耐壓試驗是指采用試驗電壓頻率為49~61Hz的交流電源進(jìn)行耐壓試驗,根據設備原理又分為直接工頻和工頻串聯(lián)諧振(調感式串聯(lián)諧振)兩種主要方法。變頻耐壓試驗是指利用能夠產(chǎn)生可變頻率20~300Hz的交流電壓裝置進(jìn)行耐壓試驗,主要方法為變頻諧振耐壓試驗裝置試驗法。