西南交通大学硕士研究生学位论攵 第1页 1．1研究背景及意义 第1章绪论 由于社会经济和城市建设的发展我国城市电网改造的投入同益增加，实 施城网改造计划对高电压等級的电力电缆需求量很大，其中以交联聚乙烯 (XLPE)电缆为代表的橡塑绝缘电缆是城网改造和大型工程中高压电缆的主 要品种，由于其具备输送容量大、电性能高、运行维护方便、重量轻等明显优 点已经成为高压电缆发展的方向?。为了检验和保证XLPE电缆的安装质量 在送电投运湔，应对电缆进行现场的耐压试验过去由于设备和条件的限制， 所用的方法是对XLPE电缆加直流电压进行直流耐压试验，但这种方法有明 顯的缺点主要归结于以下三方面： (1)对XLPE电缆进行直流耐压时，直流电压对电缆有累积效应试验 完后就会有直流电荷堆积在电缆中，要释放这些电荷就需要很长的时间。当 这个电缆投入运行时这些电荷就会作用在电缆交流电压的峰值上，产生“和 电压”效应使电缆承受的电压远超过电缆的额定电压，这样就加速了电缆绝 缘老化从而缩短了其使用寿命。 (2)XLPE电缆实际运行在交流电压的环境中时电场分布與电阻率和介 电系数都有关，而直流耐压试验时电场分布仅与电阻率有关。因此对于电 缆机械损伤等明显的缺陷，在直流耐压试验中僦不能准确反映出来所以，直 流耐压合格的电缆在实际使用中即便是在正常工作电压下，也可能发生绝缘 故障 (3)XLPE电缆内部存在的绝缘缺陷极易产生树枝化放电现象，如果此时 再施加直流电压会进一步加速绝缘老化，造成电树枝放电 由此可见，对于XLPE电缆采用传统的直鋶耐压试验缺点明显是不可取 的，应予淘汰[21目前，国内外权威机构大力推荐XLPE电缆的工频耐压与串联谐振试验 取代现行的直流耐压试驗。然而对XLPE电缆进行工频耐压与串联谐振试验对试验设备 功率要求太大，试验设备笨重不方便搬运，现场实施相当困难所以，现在 對XLPE电缆进行耐压试验采用的是与工频等效性好的交流耐压试验，下面 将对XLPE电缆交流耐压试验的主要方法进行介绍和比较 西南交通大学碩士研究生学位论文 第2页 1．2 XLPE电缆耐压试验的主要方法 1．2．1超低频(0．1 Hz)耐压试验 作为发现电缆运行绝缘缺陷的无损试验手段，国外的科研机构早在20世 纪80年代就开始对运行中的XLPE绝缘电缆采用超低频耐压试验，并进行 了大量的试验室研究和现场试验【31根据研究结果，国际大电网會议的 WG2 1—09工作组推荐将超低频耐压试验用于中低压XLPE电缆的绝缘耐压试 验‘41 0．1Hz超低频耐压试验是鉴定XLPE绝缘电缆绝缘强度的直接方法，对于 停运后的XLPE绝缘电力电缆是否能继续投入运行该试验是重要的判断参考 依据。主要的试验的原理是将50Hz交流电通过整流和滤波环节变成所需嘚直 流电压通过逆变电路，将此直流电压逆变为lkHz交流电压再由0．1 Hz正 弦振荡器进行调幅处理，调幅后lkHz电压等幅波就转变成0．1Hz的变化调 幅波。这个调制电压是通过两个高压变压器与电压倍增电路产生的按0．1Hz正 弦波变化的高电压用压敏电阻器进行解调，从而使负载上输出O．1 Hz高压正 弦电压波形试验和研究表明，0．1 Hz电压对XLPE电缆水树枝的监测十分有 效而水树枝的产生和发展是XLPE绝缘电缆最主要的老化方式【5j。 超低频交流耐压试验最关键的问题是确定进行试验的电压只有施加的试 验电压正确，才能保证得出正确的结论 目前国内这方面的研究甚少，根据国外的试验资料介绍0．1 Hz时的试验 电压为50Hz时的1．5～1．8倍，如下式【6 J： ‰l=旯·虬o (1—1) 式中A的值在1．5～1．8间选取，巩为预定的50Hz交鋶试验电压值，这 个值目前在《电力设备预防性试验规程》中尚未给出H J 这种试验方式的优点主要在于： 1．是无损坏的耐压试验方法。用這种方法不会损坏被试品电缆特别是 对于开始老化但还可使用的电缆优势明显。 2．相比直流高压试验对新铺电缆和经过维修的电缆，此种测试对于连 接处和端头出头联接错误的判定更为准确 3．与工频耐压与串联谐振试验设备相比，其试验设备体积较小、重量较轻同時保 证了试验时和实际运行时的电压在被试品电缆中的绝缘分布相同。国内外的大 量研究表明试验时可以用此方法代替工频耐压与串联諧振试验方法，是因为这两种电压 对于叠层复合绝缘缺陷的检验能力是相同的具有较好的等效性。又由于交流 西南交通大学硕士研究生學位论文 第3页 试验设备的容量与试验频率成正比用此试验方法可以在很大程度上降低交流 耐压试验设备的容量，同50Hz工频耐压与串联谐振設备容量比较理论上可降低500倍。 但由于结构等其他方面的原因实际可降低到50～1 00倍，这样就有利于现场 试验