高压电缆的特点及运行方式和预防性试验的原理

1、高压电缆的特点及运行方式

1.1 绝缘结构及特点

大多电缆 采用的是充油电缆，其电缆横截面如图1-1所示。其中，中心油管直径30mm，主绝缘厚度为28.5mm，主绝缘外面有多层金属护层，如铅层、加固层、防蛀层、铠甲层等。最外面的外被层厚度为4mm。

图1-1 OKZA型525kV电缆横截面图

2、高压电缆试验的基本方法

预防性试验是在电力电缆投入运行后，根据电缆的绝缘、运行等状况按一定周期进行的试验，其目的是为了掌握运行中的电力电缆线路绝缘状况，及时发现和排除电缆线路在运行中发生和发展的隐形缺陷，保证电缆线路安全、可靠、不间断地输送电能。

国内外专家对电力电缆线路的预防性试验主要有：绝缘电阻测试、直流耐压试验、泄漏电流试验、交流耐压试验、介质损耗因数试验、局部放电测试试验、电缆的油样试验等。

2.1 绝缘电阻测试

电力电缆的绝缘电阻，是指电缆芯线对外皮或电缆某芯线对其他芯线及外皮间的绝缘电阻。在一定直流电压作用下，电缆的绝缘电阻可以反映流过它传导电流的大小。

测量电缆绝缘电阻的最基本的方法是在被试电缆两端施加一个恒定的直流试验电压，该电压产生一个通过电缆试品的电流，借助仪表测量出电缆的电流—时间特性，就可以换算出电缆的绝缘电阻—时间的变化特性或某一特定时间下的绝缘电阻值。工程上进行电缆绝缘电阻测试所采用的设备为武汉致卓测控生产的ZC-430A绝缘电阻测试仪，如图1-2所示。ZC-430A绝缘电阻测试仪有三个端子：线路端子（L），接地端子（E），被试电缆绝缘接在L和E之间，测得的绝缘电阻是表面电阻和体积电阻的并联值。

图1-2 绝缘电阻测量接线图

2.2 直流耐压试验

直流耐压试验的基本方法是：在电缆主绝缘上施加高于其工作电压一定倍数的直流电压值，并保持一定的时间，要求被试电缆能承受这一试验电压而不击穿。从而达到考核电缆在工作电压下运行的可靠性和发现绝缘内部严重缺陷的目的。电缆直流耐压试验是一般采用串级直流倍压整流产生施加在被试电缆所需的直流高压，如图1-3所示。武汉致卓测控在这种现场组合式直流试验设备基础上发研发生产的ZC-540直流高压发生器，采用了一系列新技术，是设备的重量和可靠性基本满足了现场工作的需要。

图1-3 直流耐压试验电路原理接线图

2.3 泄漏电流试验

泄漏电流试验是测量电缆在直流电压作用下，流过被试电缆绝缘的持续电流，从而有效的发现电缆线路的绝缘缺陷。通常，泄漏电流试验一般和直流耐压试验同时进行，如图1-3所示，在被试电缆的高压侧安装微安表来指示泄漏电流。泄漏电流试验的原理与用DMG2671绝缘电阻测试仪测量绝缘电阻完全相同，不过泄漏电流试验中所用的直流电源是有高压整流装置供给，用微安表指示电流。根据泄漏电流的变化规律来判断绝缘的劣化程度。

2.4 交流耐压试验

交流耐压试验是用来检验电缆绝缘在工频交流工作电压下的性能的试验。图1-4表示交流耐压试验常用的原理接线。调压器用来调节工频试验电压的大小和升降速度；ZC-501A试验变压器用可以用单台试验变压器亦可用串级试验变压器；球隙用来保护被试电缆免受过电压，R1用来限制被试品放电时试验变压器的短路电流不超过允许值和高压绕组的电压梯度不超过危险值，R2用来限制球隙放电时的电流不致灼伤铜球表面。实际的试验接线应根据被试电缆的要求和现场设备的具体条件来确定。国家规定在电缆绝缘上施加工频试验电压一分钟，不发生绝缘闪络、击穿或其它异常现象，则认为电缆绝缘是合格的。

图1-4 交流耐压试验原理接线图

2.5 介质损耗因数tgδ试验

当电缆绝缘受潮，电缆油脏污或老化变质，绝缘中有气隙放电等现象时，在电压作用下，流过绝缘的电流中有功电流分量增大，即在绝缘中的损耗增大。但损耗的大小不仅与有功电流的大小有关，还与绝缘的体积大小有关，试验时一般测量绝缘介质的tgδ。介质损耗角正切的测量方法很多，从原理上来分，可分为平衡测量法和角差测量法两类。传统的测量方法为平衡测量法，即高压西林电桥法。随着技术的发展和检测手段的不断完善，武汉致卓测控研发的ZC-221异频抗干扰介质损耗测试仪可以通过直接测量电压和电流的角差来测量tgδ，即角差法测量tgδ，如图1-5所示。这种仪器免去了平衡法中需要调节平衡的繁琐，大大的减少了试验的工作了，使得角差测量法使用的越来越普遍。

图1-5 角差法示意图

2.6 局部放电测试试验

电缆的绝缘中，各部位的电场强度往往是不相等的，当局部区域的电场强度达到电介质的击穿场强时，该区域就会出现放电，但这种放电并没有贯穿施加电压的两导体之间，即整个绝缘系统并没有击穿，仍然保持绝缘性能，这种现象称为局部放电。

局部放电时产生电、光、热、声等现象，利用上述现象都可以检测局部放电，局部放电的检测内容如下：检测是否存在局部放电；并测量起始放电电压值和熄灭电压值；确定放电量大小，这是主要的一个检测项目；确定放电部位，为处理提供方便。局部放电检测分为电的和非电的两大类。主要有一下检测方法：脉冲电流法、介质损耗法、DGA法、超声波法、RIV法、光测法和射频检测法等。目前应用得比较广泛和成功的是电气检测法。特别是测量绝缘内部气息发生局部放电时的电脉冲，它不仅可以灵敏地检出是否存在局部放电，还可以判定放电强弱程度。

2.7 电缆的油样试验

充油电缆线路在正常情况下运行时，通过绝缘油样试验可以大致反映整条线路的绝缘状况。充油电缆的油样试验一般包括交流击穿强度试验、介质损耗角正切测量、色谱分析、含水量试验等。

在电缆油试验中采集油样是十分重要的一环。为了使油样能充分代表电缆内绝缘油的实际质量，在采集时应特别谨慎，避免因为采集方法不当而造成水分、灰尘等杂质的污染而得出错误的试验结果。取油样应在干燥晴天进行，要严防空气进入电缆。所取的油样应在每一油段离供油点的远端处取，如一个油段两端均有供油点时允许在油压低的一端取，取出的油样应盛放在经过干燥处理的有盖的磨口广口瓶内。