電纜超低頻（VLF）正弦波耐壓試驗的應用

尹燕民 杜永剛 王德勝

（宣化鋼鐵集團有限責任公司 河北張家口）

一、概述

隨著交聯聚乙烯電力電纜在鋼鐵行業的廣泛使用，對其試驗方法和試驗手段提出了新的要求。過去一直采用和紙電纜一樣的試驗方法--直流耐壓泄漏試驗，盡管這種傳統的直流試驗法用于測試紙絕緣電纜是可靠的，但在尋找交聯聚乙烯電力電纜隱患方面卻無能為力。這是因為直流電壓測試會在聚合材料中導致截流的空間電荷，從而破壞電纜絕緣強度，影響電纜的使用壽命。電纜在成功通過直流電壓后，將在恢復通電后的短時間內擊穿，以至試驗不久，電纜故障頻繁發生。為此采用了超低頻（VLF）正弦波耐壓試驗方法，解決了以上問題。

二、超低頻（VLF）正弦波耐壓試驗設備

低頻耐壓試驗設備的原理圖如圖1，220 V工頻電壓經過調壓器T1供給正弦波調制儀T2（T2可以根據電力電纜的電容值來確定試驗電壓的頻率，如0.1 Hz、0.05 Hz和0.02 Hz），經過正弦波調制儀T2將低頻電壓供給高壓變壓器T3，使低頻電壓升高到試品所需的試驗電壓峰值。該電壓值經過一個能產生單極電壓的全波整流器來整流，最后通過一個每隔半個周期就會將整流后的電壓極性顛倒一下的極性轉換開關將0.1 Hz或0.05 Hz、0.02 Hz的低頻正弦波電壓傳輸給電力電纜且試品電纜將提供充足的濾波。超低頻正弦波耐壓試驗設備具有以下優點。

圖1 VLF系統原理圖

（1）0.1 Hz超低頻耐壓設備具有電容測試功能，可測量電纜對地電容，估測電纜長度。

（2）0.1 Hz超低頻正弦波耐壓設備功耗小，是50 Hz耐壓設備的1/500。

（3）0.1 Hz-VLF超低頻試驗設備重量輕，試驗電壓等級高（可達90 kV）。

（4）接線簡單、操作方便和易掌握。

三、試驗方法及注意事項

1.試驗過程

（1）在對電力電纜進行試驗前，用搖表確定電力電纜的絕緣電阻是否合格。

（2）測量被試電纜的電容值。如電容值在0.55 μF之內，正弦波調制儀T2的試驗電壓頻率設為0.1 Hz，電容值在0.55 μF與1.1 μF之間T2的試驗電壓頻率設為0.05 Hz，電容值在1.1 μF與2.75 μF之間T2的試驗電壓頻率設為0.02 Hz。依據電纜的電容值確定相應的頻率后，開始試驗。

（3）試驗電壓及耐壓時間。交接時，試驗電壓為電纜額定相電壓的3倍，耐壓時間1h；預試時，試驗電壓為電纜額定相電壓的2.1倍，耐壓時間15 min。

（4）最后測量電力電纜耐壓后的絕緣電阻符合標準規定。以XX變電站35 kV的339#進線使用26/35 kV交聯電力電纜的超低頻正弦波耐壓交接試驗為例，進行具體說明：①用2500 V的搖表，測電纜的對地絕緣電阻，絕緣電阻為A相 200 GΩ；B相200 GΩ；C相200 GΩ。②將0.1 Hz低頻耐壓設備按圖1接線，確認接線正確無誤，選擇測電纜電容值的功能開關，測得A相0.144 μF；B 相 0.142 μF；C 相 0.143 μF，根據電纜電容值選擇試驗電壓頻率為0.1 Hz。③確認接線正確開始耐壓試驗，升壓時，勻速旋轉調壓器T1，并注意電壓表和毫安表指示，按每秒3 kV的速度升壓，當升到78 kV時停止加壓，待毫安表的指示穩定后，讀取電流值并記錄。耐壓時間為1 h，注意試驗過程中電流沒有明顯變化，試驗電流記錄：A相7.6 mA；B相7.5 mA；C相7.53 mA。試驗電流的理論值可根據公式：I=ωUC（A）求得，其中，ω=2πf=6.28 f；f為正弦波調制儀T2的試驗電壓的頻率；U為試驗電壓，單位V；C為電力電纜實測電容值，單位F。計算的理論值為A相7.596 mA； B相7.49 mA；C相7.543 mA。計算值與電流表顯示值基本一致，試驗結果很理想。④試驗結束測量電纜耐壓后的絕緣電阻為A相200 GΩ；B相200 GΩ；C相200 GΩ。與試前比較無變化，電纜耐壓試驗合格，被試電纜對地放電，試驗結束。

2.注意事項

（1）試驗前檢查試驗設備是否正常，被試設備是否可靠接地。

（2）一定要注意試驗電壓與加壓時間是否符合規定。

（3）正常情況下應使用頻率為0.1 Hz的電壓，如改變頻率，相應的加壓時間應延長。

（4）應根據計算電流與實測電流之間的差別來分析電纜試驗的理想程度。

四、結束語

通過使用0.1 Hz超低頻耐壓設備試驗交聯電力電纜，徹底的改變了用直流耐壓試驗交聯電力電纜的歷史，從根本上消除了直流耐壓試驗電纜的固有缺陷，保證了電力電纜的安全運行，延長了電纜的使用壽命。