電力電纜直流耐壓試驗分析及結果判斷

【摘 要】本文結合高壓電力電纜試驗的實踐，分析直流耐壓試驗對發現電纜絕緣缺陷的有效性（油浸紙絕緣電力電纜）及直流耐壓試驗對交聯聚乙烯電力電纜的局限性，探討預防性電力電纜耐壓試驗的合理性，評價通過泄漏電流來判斷電力電纜絕緣優劣的方法。

【關鍵詞】直流耐壓試驗；預防性試驗；絕緣缺陷；交聯聚乙烯；有效性；局限性；在線監測；泄漏電流

0 引言

新敷設的電力電纜（以下簡稱“電纜”）投入運行前必須通過交接試驗，6千伏以上的高壓電纜主要試驗項目是直流耐壓試驗及泄漏電流的測量。由于進行直流耐壓試驗的設備種類較多，接線方式各異，試驗結果差別很大，即對同一電纜用不同設備、不同接線測取泄漏電流，也會得到相差甚遠的數值。對油浸紙絕緣電纜和交聯聚乙烯絕緣電纜都采用直流耐壓試驗是否合適，每年一次的預防性實驗利大還是弊大，如何判斷電纜能否投入運行，這些都是我們在日常工作中經常遇到的問題。本文結合我單位工作經驗，介紹一些觀點和見解。

1 直流耐壓試驗對發現電纜絕緣缺陷的有效性

直流耐壓試驗的目的在于檢驗電纜的耐壓強度，它對發現絕緣介質中的氣泡、機械損傷等局部缺陷比較有利，因為在直流電壓下，絕緣介質中的電位將按電阻分布。當介質有缺陷時，電壓主要被與缺陷部分串聯的未損壞介質的電阻承受，較有利于發現介質缺陷，電纜絕緣在直流電壓下的擊穿強度約為交流電壓下的二倍，所以可以施加更高的直流電壓對絕緣介質進行耐壓強度的考驗。很多情況下，我們用搖表檢測電纜絕緣良好，而在直流耐壓試驗中發生絕緣擊穿，可見直流耐壓是檢測高壓電纜絕緣缺陷的有效手段。

2 直流耐壓試驗對交聯聚乙烯絕緣電纜的局限性

直流耐壓試驗發現電纜絕緣缺陷十分有效，但對交聯聚乙烯絕緣電纜則未必，而且可能產生副作用。

1）聯聚乙烯絕緣在交流電壓下的電場分布不同于施加直流電壓時的電場分布交聯聚乙烯絕緣材料是聚乙烯塑料經交聯工藝而生成的，屬整體型絕緣材料，其介電常數為2.1-2.3，且一般不受溫度變化的影響。在交流電壓下，交聯聚乙烯絕緣層內的電場分布是由介電常數決定的，即電場強度是按照介電常數的反比例分配的，這種分布比較穩定。

而在直流電壓下，其絕緣層中的電場強度是按照絕緣電阻系數的正比例分配的。而且，絕緣電阻系數分布是不均勻的，這是因為在交聯聚乙烯塑料生產過程中，因工藝原因不可避免的在主料中有雜質存在，如甲烷聚乙醇，他們具有相對較小的絕緣電阻系數，且沿絕緣層徑向分布是不均勻的，所以在直流電壓下，交聯聚乙烯絕緣層中的電場分布不同于理想絕緣結構，而與材料的不均勻性有關。

2）直流耐壓試驗不僅不能有效地發現交聯聚乙烯絕緣中的水樹枝等絕緣缺陷，而且由于空間電荷的作用，還容易造成高壓電纜在交流電壓作用下某些不應發生問題的地方投運不久就發生擊穿。此外，電纜的某些部分，如電纜頭，在交流情況下，存在某些缺陷，在直流耐壓試驗時卻不會擊穿。

3）現場進行直流耐壓試驗，發生閃絡或擊穿可能會對其他正常的電纜和接頭的絕緣造成危害。

4）直流耐壓試驗會在交聯聚乙烯材料中產生累積效應，它將加速絕緣老化，縮短使用壽命。

3 預防性試驗的利與弊

在計劃經濟年代，我國參照前蘇聯的做法，常將運行中的電纜計劃時間停運，加入五六倍電壓試驗，其理由好象人體每年做一次身體檢查一樣，如電纜受潮、外層損壞自然可以出現擊穿，然后測故障點、修復，再用五六倍電壓施加5到10分鐘，正常后投入運行，如仍擊穿或泄漏電流不正常，再進行一次測故障點、修復，直至電纜完全正常。但隨著市場經濟的發展，這種過程有很多不利因素，首先從經濟上考慮，電纜耐壓擊穿后停電的三五天或更長一些時間，對一個企業或單位來說，損失有時是無法估量的，尤其是對一些單電源的用戶。技術上，我國的絕緣預防性試驗往往集中在春季，由于要在很短的時間對所管轄的電纜進行試驗，一則勞動強度大，二則難以對每條電纜都進行仔細分析。另外，隨著電纜制造技術的提高，大規模采用交聯聚乙烯電纜和不滴流紙絕緣電纜，長期用五倍電壓做預防性耐壓試驗也不盡合理。我們經常發現這樣一種情況，對于一些老電纜，一經試驗肯定擊穿，不做試驗反而能運行很長時間。所以隨著科技進步，開展在線監測取代年復一年的預防性試驗是一個方向。

4 以泄漏電流為依據判斷電纜絕緣優劣的方法

電纜泄漏電流的測量與直流耐壓試驗在發現絕緣缺陷的原理上是有區別的。一般來說，直流耐壓試驗對于暴露介質中的氣泡和機械損傷等局部缺陷等比較靈敏，而泄漏電流能夠反映介質整體受潮與整體劣化情況。兩者在試驗中又密不可分，泄漏電流實際上是在直流耐壓試驗中測得的。測量泄漏電流的微安表在實驗回路中位置不同，實驗的高壓引線是否采用屏蔽線等因素都會影響具體的泄漏電流的數值，所以在測量泄漏電流的過程中，我們的判據不是電流的具體數值，而是泄漏電流的變化趨勢。依據泄漏電流判斷絕緣狀況時，我們應注意以下幾點：

1）電壓升高的每一階段都必須注意觀察電流隨時間變化的趨勢。一條絕緣良好的電纜，每當電壓升到一階段，電容電流和吸收電流疊加在泄漏電流上，表觀電流一定是先劇增，后隨時間下降，電壓穩定一分鐘后的穩態電流值只及電壓初上升時的10%到20%，這就是泄漏電流。如電纜整體受潮，則電流在電壓上升的每一階段幾乎不隨時間下降，嚴重時反而上升，這種電纜不能輕易投運。

2）泄漏電流隨時間延長有上升現象是絕緣缺陷發展的跡象。良好的絕緣在試驗電壓下的穩態泄漏電流值隨時間延長應保持不變，有的略有下降。

[責任編輯：陳雙芹]