高電壓設備測試4-1

1、項目四項目四 電力電纜的測試電力電纜的測試任務一電力電纜的直流高壓測試任務一電力電纜的直流高壓測試課程名稱：課程名稱：高電壓設備測試高電壓設備測試知識目標知識目標1.掌握高壓測試的工作原理掌握高壓測試的工作原理2.熟悉直流泄漏電流及直流耐壓測試方法熟悉直流泄漏電流及直流耐壓測試方法能力目標能力目標 1.能用直流耐壓測試儀進行電力電纜的直流泄漏電流能用直流耐壓測試儀進行電力電纜的直流泄漏電流及直流耐壓測試及直流耐壓測試 2. 能夠在專人監(jiān)護和配合下獨立完成整個測試過程能夠在專人監(jiān)護和配合下獨立完成整個測試過程 3. 能根據(jù)相關標準、規(guī)程對測試結果做出正確的判斷能根據(jù)相關標準、規(guī)程對測試結果做出正

2、確的判斷和比較全面的分析和比較全面的分析任務描述 電力電纜在運行中，主絕緣要承受長期的額定電壓，還要承受大氣過電壓、操作過電壓、諧振過電壓、工頻過電壓。因此電力電纜安裝竣工后，投入運行前必需考核耐受電壓水平，只有在規(guī)定的試驗電壓和持續(xù)時間下，絕緣不放電、不擊穿，才能保證投入后的安全運行。 電纜線路的薄弱環(huán)節(jié)是終端和中間接頭，這往往由于設計不良或制作工藝、材料不當而帶來缺陷。有的缺陷在施工過程和驗收試驗中檢出，更多的是在運行電壓下受電場、熱、化學的長期作用而逐漸發(fā)展，劣化直至暴露。除電纜頭外，電纜本身也會發(fā)生一些故障，如機械損傷、鉛包腐蝕、過熱老化及偶爾有制造缺陷等。所以新敷設電纜時，要在敷設過

3、程中配合試驗；在制作終端頭或中間頭之前應進行試驗，電纜竣工時應做交接試驗。 什么是電力電纜？什么是電力電纜？架空線架空線電力電纜電力電纜電力傳輸通道電力傳輸通道電力電纜的使用至今已有百余年歷史電力電纜的使用至今已有百余年歷史: :1879年年 愛迪生首次使用電纜實現(xiàn)地下輸電。愛迪生首次使用電纜實現(xiàn)地下輸電。1911年年 德國敷設德國敷設60kV高壓電纜。高壓電纜。1913年年 霍希施泰特研制成分相屏蔽電纜?；粝Ｊ┨┨匮兄瞥煞窒嗥帘坞娎|。1981年年 研制成研制成1000kV的特高壓電力電纜。的特高壓電力電纜。 為什么使用電纜？為什么使用電纜？輸電通道小輸電通道小不受環(huán)境污染影響不受環(huán)境污染影響

4、可靠性高可靠性高對人身及周圍環(huán)境干擾小對人身及周圍環(huán)境干擾小特殊應用環(huán)境特殊應用環(huán)境使用電纜的優(yōu)點使用電纜的優(yōu)點制造工藝復雜制造工藝復雜造價高造價高施工維修麻煩施工維修麻煩使用電纜的缺點使用電纜的缺點電纜的種類電纜的種類油紙絕緣電纜油紙絕緣電纜氣體絕緣電纜氣體絕緣電纜塑料絕緣電纜塑料絕緣電纜聚氯乙烯電纜聚氯乙烯電纜聚乙烯電纜聚乙烯電纜XLPE（交聯(lián)聚乙烯電纜）（交聯(lián)聚乙烯電纜）塑料絕緣電纜塑料絕緣電纜交聯(lián)聚乙烯電纜交聯(lián)聚乙烯電纜 XLPE， cross linked polyethylene 30余年歷史余年歷史 性能優(yōu)良、工藝簡單、安裝方便性能優(yōu)良、工藝簡單、安裝方便 得到廣泛應用得到廣泛應

5、用XLIE電纜的基本結構電纜的基本結構交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜結構示意圖交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜結構示意圖1、導體、導體 2、導體屏蔽、導體屏蔽 3、交聯(lián)聚乙烯絕緣、交聯(lián)聚乙烯絕緣 4、絕緣屏、絕緣屏蔽蔽 5、金屬屏蔽、金屬屏蔽 6、填充、填充 7、內(nèi)襯層、內(nèi)襯層 8、鎧裝層、鎧裝層 9、外護套外護套 導電線芯：高導電率材料，絞線承圓形或扇形截面。導電線芯：高導電率材料，絞線承圓形或扇形截面。 絕緣層：高電阻率材料，絕緣層：高電阻率材料，tg 、 低而電氣強度低而電氣強度Eb高的油高的油浸紙、橡皮或塑料。浸紙、橡皮或塑料。 密封護套：保護絕緣線芯免受機械、水分、化學等的損傷，密封護套：保護絕緣線芯免受機械

6、、水分、化學等的損傷，有時外部還有保護覆蓋層。有時外部還有保護覆蓋層。 半導體層的作用：均勻電場，它可以克服電暈及游離放電，半導體層的作用：均勻電場，它可以克服電暈及游離放電，使芯線與絕緣層之間有良好的過渡。使芯線與絕緣層之間有良好的過渡。固體電介質(zhì)樹枝化劣化固體電介質(zhì)樹枝化劣化 在高電場強度作用下，固體介質(zhì)內(nèi)常出現(xiàn)樹枝在高電場強度作用下，固體介質(zhì)內(nèi)常出現(xiàn)樹枝狀局部損壞。在電場的持續(xù)作用下，這些樹枝狀微通狀局部損壞。在電場的持續(xù)作用下，這些樹枝狀微通道就可能沿電場方向貫穿整個絕緣，導致?lián)舸?。所以道就可能沿電場方向貫穿整個絕緣，導致?lián)舸?。所以樹枝現(xiàn)象也是預擊穿現(xiàn)象。樹枝現(xiàn)象也是預擊穿現(xiàn)象。電樹枝

7、電樹枝水樹枝水樹枝1. 電樹枝電樹枝 電極尖端處或微小空氣隙、雜質(zhì)等處電場較電極尖端處或微小空氣隙、雜質(zhì)等處電場較強，發(fā)生的放電逐漸發(fā)展，形成較細的溝狀放電通強，發(fā)生的放電逐漸發(fā)展，形成較細的溝狀放電通道的碳化痕跡。道的碳化痕跡。電樹枝通?；\廓電樹枝通?；\廓較清晰較清晰2. 水樹枝水樹枝水樹枝通常籠廓較模糊水樹枝通?；\廓較模糊水浸入絕緣層，在電場作用下形成的樹枝狀物。水浸入絕緣層，在電場作用下形成的樹枝狀物。 制造過程中殘留在絕緣中的微水。制造過程中殘留在絕緣中的微水。 運行中因機械損傷水分逐漸侵入。運行中因機械損傷水分逐漸侵入。 電場長期作用下絕緣中形成由微小的水滴及連電場長期作用下絕緣中形

8、成由微小的水滴及連接它們的水絲組成的水樹枝。接它們的水絲組成的水樹枝。l 電場電場l 水份水份l 環(huán)境因素環(huán)境因素l 時間時間 半導體層半導體層絕緣層絕緣層內(nèi)部半導體層內(nèi)部半導體層電纜芯電纜芯“殘留水樹殘留水樹“外部浸入水樹外部浸入水樹導致水樹發(fā)展的條件導致水樹發(fā)展的條件n 水樹一般在電氣強度較強的區(qū)域得到進一步的水樹一般在電氣強度較強的區(qū)域得到進一步的發(fā)展發(fā)展n 水樹的老化過程通常較緩慢。水樹的老化過程通常較緩慢。n 水樹是交聯(lián)聚乙烯電纜事故的主要原因，約占水樹是交聯(lián)聚乙烯電纜事故的主要原因，約占事故的事故的71%，多發(fā)生于自然劣化。，多發(fā)生于自然劣化。n水樹枝一般是從內(nèi)半導電層、屏蔽層與絕

9、緣層水樹枝一般是從內(nèi)半導電層、屏蔽層與絕緣層界面上引發(fā)出來。若絕緣體內(nèi)存有氣隙或雜質(zhì)，界面上引發(fā)出來。若絕緣體內(nèi)存有氣隙或雜質(zhì)，則會在電場方向產(chǎn)生并加劇蝶形領結狀水樹枝。則會在電場方向產(chǎn)生并加劇蝶形領結狀水樹枝。這些水樹枝不僅受電纜結構的影響，而且還受這些水樹枝不僅受電纜結構的影響，而且還受半導作層性能和形狀、含水率、電壓等級、電半導作層性能和形狀、含水率、電壓等級、電纜芯溫度以及浸水條件等因素的影響。纜芯溫度以及浸水條件等因素的影響。 n水樹枝延伸最主要的條件是高溫和浸水，有時水樹枝延伸最主要的條件是高溫和浸水，有時水樹枝的長度可以達到絕緣厚度的一半以上。水樹枝的長度可以達到絕緣厚度的一半以

10、上。 水樹枝延伸的時間特性水樹枝延伸的時間特性3 6 kV級級XLPE電纜交流擊穿場強電纜交流擊穿場強與水樹長度的關系與水樹長度的關系水樹引起的絕緣故障發(fā)展過程水樹引起的絕緣故障發(fā)展過程 水樹枝具有消失和重現(xiàn)的特點，有的水樹枝受水樹枝具有消失和重現(xiàn)的特點，有的水樹枝受熱、干燥、抽真空后會消失形態(tài)，浸入熱水中又會熱、干燥、抽真空后會消失形態(tài)，浸入熱水中又會重現(xiàn)。水樹枝不會直接導致?lián)舸?，但會使絕緣強度重現(xiàn)。水樹枝不會直接導致?lián)舸?，但會使絕緣強度降低，促進老化作用，縮短壽命。長期逐步發(fā)展最降低，促進老化作用，縮短壽命。長期逐步發(fā)展最終將導致絕緣損壞終將導致絕緣損壞.根據(jù)現(xiàn)場運行經(jīng)驗，水樹枝劣化特性如

11、下：根據(jù)現(xiàn)場運行經(jīng)驗，水樹枝劣化特性如下：（l）僅發(fā)生在）僅發(fā)生在6kV以上的高壓交聯(lián)聚乙烯電纜中。以上的高壓交聯(lián)聚乙烯電纜中。（2）從投運到破壞的時間需要數(shù)年至十幾年，大多數(shù)在）從投運到破壞的時間需要數(shù)年至十幾年，大多數(shù)在10年以上。年以上。（3）貫通絕緣體的水樹枝狀劣化，大部分能維持正常工作）貫通絕緣體的水樹枝狀劣化，大部分能維持正常工作電壓以上的電壓值，只有在發(fā)生脈沖電壓等異常電壓時才產(chǎn)電壓以上的電壓值，只有在發(fā)生脈沖電壓等異常電壓時才產(chǎn)生破壞。生破壞。（4）環(huán)境溫度高時，劣化進程加快。）環(huán)境溫度高時，劣化進程加快。 因此對電力電纜絕緣本體進行故障監(jiān)測是可行的，也是因此對電力電纜絕緣本體

12、進行故障監(jiān)測是可行的，也是必要的。必要的。 電纜線路的薄弱環(huán)節(jié) 電纜線路的薄弱環(huán)節(jié)是終端和中間接頭，這往往由于設計不良或制作工藝、材料不當而帶來缺陷。有的缺陷在施工過程和驗收試驗中檢出，更多的是在運行電壓下受電場、熱、化學的長期作用而逐漸發(fā)展，劣化直至暴露。除電纜頭外，電纜本身也會發(fā)生一些故障，如機械損傷、鉛包腐蝕、過熱老化及偶爾有制造缺陷等。所以新敷設電纜時，要在敷設過程中配合試驗；在制作終端頭或中間頭之前應進行試驗，電纜竣工時應做交接試驗。運行中的電纜要按電力設備交接和預防性試驗規(guī)程規(guī)定的項目、周期、要求和說明進行試驗。一、膠聯(lián)電纜五阻值測量 （一）測量主絕緣電阻 （二）（二）測量外護套絕

13、緣電阻 （三）測量內(nèi)襯層絕緣電阻 （四）銅屏蔽層電阻和導體電阻比（一）測量主絕緣電阻 絕緣介質(zhì)在直流電壓作用下的電流包含充電電流、吸收電流和電導電流。如圖1所示。圖1 絕緣介質(zhì)在直流電壓作用下各電流與時間的關系 RO加壓瞬間的絕緣電阻；R測量過程終了時的絕緣電阻；i1充電電流；i2吸收電流；i3電導電流；i總電流。 充電電流i1：決定于被試絕緣的幾何尺寸、形狀和材料，這部分電流開始最大，但在10-15s10-2s之內(nèi)下降至可略去地步。 吸收電流i2：主要是不均勻介質(zhì)內(nèi)部較為緩慢的極化形成的，極化時間從10-2s至幾十分鐘甚至幾小時以上，這部分電流隨著時間逐漸減小，通常在一分鐘之內(nèi)可降至可略去地

14、步。 電導電流i3：它又可分為兩部分。一是絕緣表面的泄漏電流，其大小與絕緣表面的臟污、受潮程度有關；二是絕緣內(nèi)部的電導電流，與絕緣內(nèi)部雜質(zhì)的含量、是否分層或開裂有關，其電流不隨時間而 降低。 總電流I：是隨時間衰減的，因此試品實際的絕緣電阻隨著時間的增加而逐漸上升，并趨向穩(wěn)定。這一過程可用吸收比來表示，下式： 電纜絕緣受潮時或有貫穿性的缺陷，電導電流較大，則/的比值就小，由于總的電流衰減過程很長，實際上要測出/是有困難的，因此現(xiàn)場均采用R60S/R15S的比值，并稱吸收比。應用這一原理，測量電纜絕緣電阻及吸收比，可初步判斷電纜絕緣是否受潮、老化、并可檢查耐壓后的絕緣是否損傷。所以，耐壓前后均應

15、測量絕緣電阻。測量時，額定電壓為1千伏及以上的電纜應使用2500伏兆歐表進行。3211iiiRRO 測量電纜絕緣電阻的步驟及注意事項如下：（1 1）拆除對外聯(lián)線，并用清潔干燥的布擦凈電纜頭，然后將非被試相纜芯與鉛皮一同接地，逐相測量。試驗前電纜要充分放電并接地，方法是將電纜導體及電纜金屬護套接地。（2 2）根據(jù)被試電纜額定電壓選擇適當兆歐表。（3 3）若使用手搖式兆歐表，應將兆歐表放置在平穩(wěn)的地方，不接線空測，在額定轉(zhuǎn)速下指針應指到“”；再慢搖兆歐表，將兆歐表L、E端用引線短接，兆歐表指針應指零。這樣說明兆歐表工作正常。（4 4）兆歐表有三個接線端子：接地端E、線路端子L、屏蔽端子G。為了測得

16、準確，應在纜芯端部絕緣上或套管部裝屏蔽環(huán)并接于兆歐表的屏蔽端子G，如圖2所示。應注意線路L端子上引線處于高壓狀態(tài)，應懸空，不可拖放在地上。圖2 測量電纜絕緣電阻接線圖1導體；2套管或繞包絕緣；3電纜終端頭；4兆歐表 運行中的電纜，其絕緣電阻應從各次試驗數(shù)值的變化規(guī)律及相間的相互比較來綜合判斷，其相間不平衡系數(shù)一般不大于22.5。電纜絕緣電阻的數(shù)值隨電纜溫度和長度而變化。為便于比較，應換算為20時每公里長的數(shù)值。如式（1）所示。 (1)式中： 電纜在20時，每公里長的絕緣電阻； 電纜長度為L，t時的絕緣電阻； L 電纜長度（公里）； 溫度系數(shù)，如表1。表1 電纜絕緣的溫度換算系數(shù)K溫度 / 0

17、5 10 15 20 25 30 35 40 K 0.48 0.57 0.70 0.85 1.0 1.13 1.41 1.66 1.92 停止時間較長的地下電纜可用土壤溫度為準，運行不久的應測量導體直流電阻計算纜芯溫度。良好電纜的絕緣電阻通常很高，其最低數(shù)值可按制造廠規(guī)定對0.6/1kV電纜用1000V兆歐表；0.6/1kV以上電纜用2500V兆歐表；其中6/6kV及以上電纜可用5000V兆歐表。n狀態(tài)檢修規(guī)程：修訂為狀態(tài)檢修規(guī)程：修訂為3年。年。20iRitRK20iitRR KL （5 5）手搖并用清潔干燥的布擦凈電纜頭，然后將非被試相纜芯與鉛皮一同接地，到達額定轉(zhuǎn)速后(每分鐘120轉(zhuǎn))，

18、再搭接到被測相導體上。由于電纜電容很大，操作時兆歐表的搖動速度要均勻，如果轉(zhuǎn)速不衡定，會使兆歐表指針擺動不定，帶來測量誤差。測量完畢，應先斷開火線再停止搖動，以免電容電流對搖表反充電，每次測量都要充分放電，操作均應采用絕緣工具，防止電擊。 （6 6）當電纜較長充電電流較大時，兆歐表開始時指示數(shù)值很小，應繼續(xù)搖動。一般測量絕緣電阻的同時測定吸收比，故應讀取15s和60s時的絕緣電阻值。并逐相測量。 （7 7）每次測完絕緣電阻后都要將電纜放電、接地。電纜線路越長，電容越大，則接地時間越長，一般不少于1min。 （二）（二）測量外護套絕緣電阻 本項目只適應于三芯電纜的外護套，進行測試時，采用500V

19、兆歐表，電壓加在金屬護套與外護層表面的石墨導電層之間，當每千米的絕緣電阻低于0.5M時，應采用下述方法判斷外護套是否進水： 直埋橡塑電纜的外護套，特別是聚氯乙烯外護套，受地下水的長期浸泡吸水后，或者受到外力破壞而又未完全破損時，其絕緣電阻均有可能下降至規(guī)定值以下，因此不能僅根據(jù)絕緣電阻值降低來判斷外護套破損進水。為此,提出了根據(jù)不同金屬在電解質(zhì)中形成原電池原理進行判斷的方法。 橡塑電纜的金屬層、鎧裝層及其涂層用的材料有銅、鉛、鐵、鋅和鋁等。這些金屬的電極電位如表2所示： 表2 金屬的電極電位 金屬種類 銅Cu 鉛Pb 鐵Fe 鋅Zn 鋁Al 電位(V) +0.334 -0.122 -0.44

20、-0.76 -1.33 當橡塑電纜的外護套破損并進水后，由于地下水是電解質(zhì)，在鎧裝層的鍍鋅鋼帶上會產(chǎn)生對地-0.76V的電位，如內(nèi)襯層也破損進水后，在鍍鋅鋼帶與銅屏蔽層之間形成原電池，會產(chǎn)生0.334-(-0.76)1.1V的電位差，當進水很多時，測到的電位差會變小。在原電池中銅為“正”極，鍍鋅鋼帶為“負”極。 當外護套或內(nèi)襯層破損進水后，用兆歐表測量時，每千米絕緣電阻值低于0.5M時，用萬用表的“正”、“負”表筆輪換測量鎧裝層對地或鎧裝層對銅屏蔽層的絕緣電阻，此時在測量回路內(nèi)由于形成的原電池與萬用表內(nèi)干電池相串聯(lián)，當極性組合使電壓相加時，測得的電阻值較小；反之，測得的電阻值較大。因此上述兩次

21、測得的絕緣電阻值相差較大時，表明已形成原電池，就可判斷外護套和內(nèi)襯層已破損進水。 外護套破損不一定要立即修理，但內(nèi)襯層破損進水后，水分直接與電纜芯接觸并可能會腐蝕銅屏蔽層，一般應盡快檢修。n狀態(tài)檢修規(guī)程：修訂為3年。 n要求值為每千米絕緣電阻值不應低于0.5M. 對單芯電纜，由于其金屬層（電纜金屬套和金屬屏蔽的總稱）采用交叉互聯(lián)接地方法，所以應按交叉互聯(lián)系統(tǒng)試驗方法進行試驗。 （三）（三）測量內(nèi)襯層絕緣電阻 電壓加在銅屏蔽與金屬護套之間，周期及要求值同（二）。 （四）（四）銅屏蔽層電阻和導體電阻比 在電纜投運前、重做終端或接頭后、內(nèi)襯層破損進水后，應在相同溫度下測量銅屏蔽電阻和導體電阻比?？捎?/p>

22、電橋法測量，也可用壓降法測量。測量一相電纜導體的直流電阻時，可用其他兩相電纜導體作為另一端被試相導體的引線。銅屏蔽電阻試驗接線如圖3，導體電阻試驗接線如圖4。當前者與后者之比與投運前相比增加時，表明銅屏蔽層的直流電阻增大，銅屏蔽層有可能被腐蝕；當該比值與投運前相比減小時，表明附件中的導體連接點的接觸電阻有增大的可能。圖3 銅屏蔽電阻試驗接線圖4 導體電阻試驗接線 （五）附錄： 為了實現(xiàn)上述項目的測量，橡塑電纜附件中金屬層的接地應按以下方法接地。 1 終端 終端的鎧裝層和銅屏蔽層應分別用帶絕緣的絞合導線單獨接地。銅屏蔽層接地線的截面不得小于25mm2；鎧裝層接地線的截面不應小于10mm2。 2

23、中間接頭 中間接頭內(nèi)銅屏蔽層的接地線不得和鎧裝層連在一起，對接頭兩側的鎧裝層必須用另一根接地線相連，而且還必須與銅屏蔽層絕緣。如接頭的原結構中無內(nèi)襯層時，應在銅屏蔽層外部增加內(nèi)襯層，而且與電纜本體的內(nèi)襯層搭接處的密封必須良好，即必須保證電纜的完整性和延續(xù)性。連接鎧裝層的地線外部必須有外護套而且具有與電纜外護套相同的絕緣和密封性能，即必須確保電纜外護套的完整性和延續(xù)性。（三）互聯(lián)箱試驗 1、接觸電阻。本試驗在做完護層過電壓保護器的上述試驗后進行。將閘刀（或連接片）恢復到正常工作位置后，用雙臂電橋測量閘刀（或連接片）的接觸電阻。其值不應大于20。 2、檢查閘刀(或連接片)連接位置。本試驗在以上交叉

24、互聯(lián)系統(tǒng)的試驗合格后密封互聯(lián)箱之前進行。連接位置應正確。如發(fā)現(xiàn)連接錯誤而重新連接后，則必須重測閘刀（或連接片）的接觸電阻。 交叉互連系統(tǒng)除進行上述定期試驗外，如在交叉互聯(lián)大段內(nèi)發(fā)生故障，則應對該大段進行試驗。如交叉互聯(lián)系統(tǒng)內(nèi)直接接地的接頭發(fā)生故障時，則與該接頭連接的相鄰兩個大段都應該進行試驗。七、紅外測溫（南網(wǎng)推薦） 利用紅外測溫儀測量，對電纜終端接頭和非直埋式中間接頭進行； 500kV，1年2次；220kV及以下，1年1次 判據(jù)：參照DL/T 664-1999（帶電設備紅外診斷技術應用導則）執(zhí)行。電力電纜監(jiān)測和診斷方法電力電纜監(jiān)測和診斷方法 直流法直流法 工頻法工頻法 低頻法低頻法 復合判斷

25、法復合判斷法直流法直流法 直流成分電流監(jiān)測直流成分電流監(jiān)測 直流疊加法直流疊加法 直流電橋法直流電橋法直流成分法直流成分法機理機理 電纜中存在水樹時，類似尖電纜中存在水樹時，類似尖 板電極具有整流作用板電極具有整流作用。因此。因此在工作電壓下，電纜絕緣中將流過微小的直流電流。根據(jù)這在工作電壓下，電纜絕緣中將流過微小的直流電流。根據(jù)這一電流的數(shù)值，既可判斷電纜中水樹的發(fā)展狀況。一電流的數(shù)值，既可判斷電纜中水樹的發(fā)展狀況。直流成分電流監(jiān)測直流成分電流監(jiān)測 TR 配電變壓器配電變壓器 GPT 接地保護用接地保護用 電壓互感器電壓互感器 M 直流微電流直流微電流 檢測裝置檢測裝置 (nA級級)回路中流

26、通微弱的直流成分電流回路中流通微弱的直流成分電流直流成分電流監(jiān)測原理接線直流成分電流監(jiān)測原理接線直流成分電流監(jiān)測直流成分電流監(jiān)測 微電流測量裝置微電流測量裝置 微電流測量儀微電流測量儀 低通濾波器低通濾波器 衰減交流成分、檢出直流成分衰減交流成分、檢出直流成分 接地保護裝置接地保護裝置 保證試驗人員和裝置的安全保證試驗人員和裝置的安全直流成分電流監(jiān)測直流成分電流監(jiān)測直流成分電流監(jiān)測直流成分電流監(jiān)測6 kV XLPE電纜交流擊穿電壓與電纜交流擊穿電壓與直流分量的關系直流分量的關系判斷規(guī)則判斷規(guī)則 直流成分電流直流成分電流 小于小于1 nA 絕緣良好絕緣良好 大于大于100 nA 絕緣不良絕緣不良

27、 介于兩者間介于兩者間 加強監(jiān)測加強監(jiān)測直流成分電流監(jiān)測直流成分電流監(jiān)測護層與地之間有化學電勢護層與地之間有化學電勢Es直流成分電流監(jiān)測直流成分電流監(jiān)測 護層與電纜絕緣護層的絕緣電阻下降護層與電纜絕緣護層的絕緣電阻下降 M中將流過雜散電流中將流過雜散電流 通常通常Es不超過不超過 0.5 V 當護層絕緣電阻小于當護層絕緣電阻小于200 500 M 雜散電流將影響診斷的可靠性雜散電流將影響診斷的可靠性直流法直流法 直流直流疊加法疊加法 借助電抗器將直流電壓在線疊加于電纜絕緣測量借助電抗器將直流電壓在線疊加于電纜絕緣測量直流直流疊加電流。疊加電流。 防止影響防止影響GPT二次輸出電壓二次輸出電壓

28、直流電壓不能很高，約直流電壓不能很高，約10 50 V 直流電壓不高直流電壓不高 電纜絕緣處于交流高壓作用下電纜絕緣處于交流高壓作用下 真實反映絕緣的實際狀況真實反映絕緣的實際狀況直流直流疊加法疊加法 6 kV XLPE電纜電纜 直流疊加電流直流疊加電流 與與 水樹長度水樹長度 的關系的關系直流直流疊加法疊加法 保證安全保證安全 L、C 調(diào)諧于調(diào)諧于50 Hz 雜散電流雜散電流Es的影響的影響 正、反向正、反向 疊加直流疊加直流 電壓消除電壓消除直流直流疊加法疊加法判斷規(guī)則判斷規(guī)則 測得絕緣電阻測得絕緣電阻 大于大于1000 M 絕緣良好絕緣良好 小于小于10 M 絕緣不良絕緣不良 介于兩者間

29、介于兩者間 加強監(jiān)測加強監(jiān)測試驗證明：用直流疊加法測得的絕緣電阻與停試驗證明：用直流疊加法測得的絕緣電阻與停電后加直流高壓時的測試結果很相近。電后加直流高壓時的測試結果很相近。直流直流疊加法疊加法直流法直流法 直流直流電橋法電橋法 測量電纜絕緣電阻的電橋接線測量電纜絕緣電阻的電橋接線 電橋平衡電橋平衡 Rx = (E1-V4) R2 / V4 設設E1為為20 V， V4為為1 mV，R2為為50 M Rx最大可測到最大可測到100 000 M 防止直流電壓對防止直流電壓對GPT的有害影響的有害影響直流直流電橋法電橋法 Es影響的消除影響的消除 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)R4及及E0 V0指示為零指示為零 其他

30、設備的絕緣電阻與其他設備的絕緣電阻與R3并聯(lián)并聯(lián) R3之值并不參與計算之值并不參與計算 其他設備的絕緣電阻不影響測量結果其他設備的絕緣電阻不影響測量結果直流直流電橋法電橋法 加于電纜的電壓信號加于電纜的電壓信號(通過電壓互感器取出通過電壓互感器取出) 流過絕緣的電流信號流過絕緣的電流信號(通過電流互感器取出通過電流互感器取出) 通過數(shù)字化測量裝置通過數(shù)字化測量裝置 電纜絕緣的電纜絕緣的tan 工頻法工頻法 介損因數(shù)法介損因數(shù)法什么是介質(zhì)損耗角什么是介質(zhì)損耗角 ( tan ) ?) ? time/sec010電壓電壓電流電流 = 介質(zhì)損耗角介質(zhì)損耗角 tan = 有功功率有功功率 無功功率無功功

31、率CRCURU 122 水樹的簡化等效電路水樹的簡化等效電路w tw tR1C1R2C2 0,0010,010,11100,0010,010,11101001000W.C.= 0.18%W.C.= 1.52%W.C.= 2.12%W.C.= 2.60%W.C.= 3.51%Tan Frequency HzPaper with different moisture contentsTemperature ca. 22C50 Hz60 Hz受潮對受潮對tan 的影響的影響0,0010,010,11100,0010,010,1110100100020 oC40 oC60 oC80 oCTan Fre

32、quency HzDry paper ( 0.5%) at different temperatures50 Hz60 Hz溫度對溫度對tan 的影響的影響 6 kV XLPE電纜交流擊穿電壓電纜交流擊穿電壓與在線測得與在線測得 tan 間的關系間的關系 統(tǒng)計分析表明統(tǒng)計分析表明 tan 大于大于1% 絕緣不良絕緣不良 如果滿足以下條件，電纜狀態(tài)正常如果滿足以下條件，電纜狀態(tài)正常 : :tan (2 U0) 1.2 andtan (2 Uo) - tan (Uo) 0.6 如果發(fā)生以下情況，則如果發(fā)生以下情況，則電纜處于故障狀態(tài)電纜處于故障狀態(tài) ( (須立即更換）須立即更換） : : tan

33、(2 Uo) 2.2 ortan (2 Uo) - tan (Uo) 1.0 對于對于 XLPE 電纜這一標準是非常重要的。電纜這一標準是非常重要的。 工頻法工頻法 局部放電法局部放電法 試驗分析證明試驗分析證明 絕緣中的電樹枝達到絕緣中的電樹枝達到0.5 mm時時 局部放電量約局部放電量約100 pC 由由 -q、 -n、q-n、或、或 -q-n譜圖譜圖 判斷電纜狀態(tài)判斷電纜狀態(tài) 放電相位，放電相位，q 放電量，放電量，n 重復率重復率 偏斜度偏斜度s 在在4個象限中個象限中 的分布的分布 預測樹枝的預測樹枝的 延伸發(fā)展情況延伸發(fā)展情況 P點進入第點進入第3象限象限 絕緣進入危險狀態(tài)絕緣進入

34、危險狀態(tài) 水樹水樹 流經(jīng)電纜絕緣流經(jīng)電纜絕緣 的電流也含有的電流也含有 低頻成分低頻成分 根據(jù)頻譜分析根據(jù)頻譜分析 頻率在頻率在10 Hz , 特別在特別在3 Hz以下以下.低頻法低頻法 低頻成分法低頻成分法 在電纜接地線中串接入測量裝置在電纜接地線中串接入測量裝置 由測得的低頻電流診斷絕緣由測得的低頻電流診斷絕緣 低頻電流也是納安級低頻電流也是納安級 對測量裝置要求較高對測量裝置要求較高低頻法低頻法 低頻疊加法低頻疊加法 避免直流微電流測量上的困難避免直流微電流測量上的困難 將將7.5 Hz、20 V的低頻電壓的低頻電壓 在線疊加于電纜在線疊加于電纜 在電纜接地線中串接入測量裝置在電纜接地線

35、中串接入測量裝置 絕緣電阻值絕緣電阻值 低頻疊加法低頻疊加法6 kV電纜絕緣電阻電纜絕緣電阻與工頻擊穿電壓的關系與工頻擊穿電壓的關系判斷規(guī)則判斷規(guī)則 絕緣電阻大于絕緣電阻大于1 000 M 性能良好性能良好 絕緣電阻小于絕緣電阻小于1 000 M 性能下降性能下降 絕緣電阻小于絕緣電阻小于400 M 電纜應立即更換電纜應立即更換5.6 診斷實例分析 2008年10月，某風電場A區(qū)風機線路372斷路器限時速斷動作 該回路為35 kV交聯(lián)聚乙烯電纜，型號為YJLV23-26/35 kV-3240 mm2，長約7km，全長有8個中間接頭，有4個H型電纜接頭，連接H型電纜接頭的型號為 YJLV23-26/35 kV-350 mm2。 采用的測試儀器：2500 V兆歐表、高壓信號發(fā)生器、DLC-100電纜故障測距儀、DLD-23電纜故障定點儀。一、診斷過程一、診斷過程 采取停電措施后用兆歐表測試W相接地電阻為9.2 M，U相為100 G左右，V相為100 G初步判斷W相為高阻抗故障。 使用低壓脈沖法對W相測試，全長為7246 m，說明電纜連續(xù)性比較好，也沒有低阻抗故障。電壓波形如圖：診斷過程