項(xiàng)目4電力電纜測(cè)試任務(wù)4.2電力電纜的交流耐壓測(cè)試

任務(wù)導(dǎo)入僅供內(nèi)部使用FOR

INTERNALUSEONLY

交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn),無(wú)論從理論還是實(shí)踐上都存在很多缺點(diǎn),所以,需要對(duì)交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。軌道交通高電壓設(shè)備測(cè)試任務(wù)4.2電力電纜的交流高壓測(cè)試

知識(shí)目標(biāo)

軌道交通高電壓設(shè)備測(cè)試任務(wù)4.2電力電纜的交流高壓測(cè)試僅供內(nèi)部使用FOR

INTERNALUSEONLY1.掌握交流耐壓的原理。2.熟悉交流耐壓測(cè)試方法。

能力目標(biāo)

軌道交通高電壓設(shè)備測(cè)試任務(wù)4.2電力電纜的交流高壓測(cè)試僅供內(nèi)部使用FOR

INTERNALUSEONLY1.能進(jìn)行交流耐壓測(cè)試

2.能夠在專(zhuān)人監(jiān)護(hù)和配合下獨(dú)立完成整個(gè)測(cè)試過(guò)程

3.能根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程對(duì)測(cè)試結(jié)果做出正確的判斷和比較全面的分析ContentRequirementsCoursewareMakingTemplateofCCPress僅供內(nèi)部使用FOR

INTERNALUSEONLY理論知識(shí)一.直流泄漏電流測(cè)試Learningcontent02穩(wěn)態(tài)交流高壓試驗(yàn)設(shè)備03交流高壓測(cè)量方法01耐壓試驗(yàn)?zāi)蛪涸囼?yàn)01軌道交通高電壓設(shè)備測(cè)試任務(wù)4.2電力電纜的交流高壓測(cè)試僅供內(nèi)部使用FOR

INTERNALUSEONLY

耐壓試驗(yàn)類(lèi)型

耐壓試驗(yàn)是一種確認(rèn)電氣設(shè)備絕緣可靠性的試驗(yàn),所施加的電壓比工作電壓高得多,在試驗(yàn)過(guò)程中有可能引起設(shè)備絕緣的損壞,所以,又稱(chēng)破壞性試驗(yàn)。

耐壓試驗(yàn)分為交流耐壓試驗(yàn)、直流耐壓試驗(yàn)、沖擊耐壓試驗(yàn)，交流耐壓試驗(yàn)又分為工頻交流耐壓試驗(yàn)和倍頻感應(yīng)耐壓試驗(yàn)。軌道交通高電壓設(shè)備測(cè)試任務(wù)4.2電力電纜的交流高壓測(cè)試僅供內(nèi)部使用FOR

INTERNALUSEONLY

耐壓試驗(yàn)類(lèi)型

工頻交流耐壓試驗(yàn)是檢驗(yàn)電氣設(shè)備絕緣強(qiáng)度最有效和最直接的方法,能有效地發(fā)現(xiàn)絕緣中危險(xiǎn)的集中性缺陷,同時(shí)也有可能促使有機(jī)絕緣中的一些弱點(diǎn)進(jìn)一步發(fā)展而造成殘留性損傷。工頻耐壓試驗(yàn)是在電氣設(shè)備絕緣上加上工頻高壓1min以檢驗(yàn)絕緣性能的試驗(yàn)。工頻交流耐壓試驗(yàn)是最基本、最簡(jiǎn)便、使用較為廣泛的試驗(yàn)項(xiàng)目。不發(fā)生閃絡(luò)或擊穿現(xiàn)象，則認(rèn)為設(shè)備絕緣是合格的，否則是不合格的。軌道交通高電壓設(shè)備測(cè)試任務(wù)4.2電力電纜的交流高壓測(cè)試僅供內(nèi)部使用FOR

INTERNALUSEONLY

1、試驗(yàn)等效性差

2、直流和交流下的電場(chǎng)分布不同

3、放電難以完全

4、會(huì)造成擊穿的連鎖反應(yīng)

5、對(duì)水樹(shù)枝的發(fā)展影響巨大

交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜不能進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)的原因

軌道交通高電壓設(shè)備測(cè)試任務(wù)4.2電力電纜的交流高壓測(cè)試僅供內(nèi)部使用FOR

INTERNALUSEONLY

高壓試驗(yàn)技術(shù)的一個(gè)通用原則是試品上施加的試驗(yàn)電壓場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)模擬高壓電器的運(yùn)行工況。高壓試驗(yàn)得出的通過(guò)的結(jié)論要代表高壓電器中薄弱點(diǎn)是否對(duì)今后的運(yùn)行帶來(lái)危害。這就意味著試驗(yàn)中的故障機(jī)理應(yīng)與電纜運(yùn)行中的機(jī)理應(yīng)該相同的物理過(guò)程。針對(duì)不同缺陷，直流耐壓的擊穿電壓的分散性非常大，從2.6～4.3倍不等。因此無(wú)法做為判斷電纜絕緣好壞的依據(jù)。

1、試驗(yàn)等效性差：

軌道交通高電壓設(shè)備測(cè)試任務(wù)4.2電力電纜的交流高壓測(cè)試僅供內(nèi)部使用FOR

INTERNALUSEONLY

直流電壓下，電纜絕緣的電場(chǎng)分布取決于材料的體積電阻率，而交流電壓下的電場(chǎng)分布取決于各介質(zhì)的介電常數(shù)，特別是在電纜終端頭、接頭盒等電纜附件中的直流電場(chǎng)強(qiáng)度的分布和交流電場(chǎng)強(qiáng)度的分布完全不同，而且直流電壓下絕緣老化的機(jī)理和交流電壓下的老化機(jī)理不相同。因此，直流耐壓試驗(yàn)不能模擬XLPE電纜的運(yùn)行工況。

2、直流和交流下的電場(chǎng)分布不同：

軌道交通高電壓設(shè)備測(cè)試任務(wù)4.2電力電纜的交流高壓測(cè)試僅供內(nèi)部使用FOR

INTERNALUSEONLY

XLPE電纜在直流電壓下會(huì)產(chǎn)生“記憶”效應(yīng)，存儲(chǔ)積累性殘余電荷。一旦有了由于直流耐壓試驗(yàn)引起的“記憶性”，需要很長(zhǎng)時(shí)間才能將這種直流偏壓釋放。電纜如果在直流殘余電荷未完全釋放之前投入運(yùn)行，直流偏壓便會(huì)疊加在工頻電壓峰值上，使得電纜上電壓值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其額定電壓，從而有可能導(dǎo)致電纜絕緣擊穿。

3、放電難以完全：

軌道交通高電壓設(shè)備測(cè)試任務(wù)4.2電力電纜的交流高壓測(cè)試僅供內(nèi)部使用FOR

INTERNALUSEONLY

直流耐壓時(shí)，會(huì)有電子注入到聚合物質(zhì)內(nèi)部，形成空間電荷，使該處的電場(chǎng)強(qiáng)度降低，從而易于發(fā)生擊穿，XLPE電纜的半導(dǎo)體凸出處和污穢點(diǎn)等處容易產(chǎn)生空間電荷。但如果在試驗(yàn)時(shí)電纜終端頭發(fā)生表面閃絡(luò)或電纜附件擊穿，會(huì)造成電纜芯線(xiàn)上產(chǎn)生波振蕩，在已積聚空間電荷的地點(diǎn)，由于振蕩電壓極性迅速改變?yōu)楫悩O性，使該處電場(chǎng)強(qiáng)度顯著增大，可能損壞絕緣，造成多點(diǎn)擊穿。

4、會(huì)造成擊穿的連鎖反應(yīng)：

軌道交通高電壓設(shè)備測(cè)試任務(wù)4.2電力電纜的交流高壓測(cè)試僅供內(nèi)部使用FOR

INTERNALUSEONLY

XLPE電纜致命的一個(gè)弱點(diǎn)是絕緣易產(chǎn)生水樹(shù)枝，一旦產(chǎn)生水樹(shù)枝，在直流電壓下會(huì)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌?shù)枝，并形成放電，加速了絕緣老化，以致于運(yùn)行后在工頻電壓下形成擊穿。而單純的水樹(shù)枝在交流工作電壓下還能保持相當(dāng)?shù)哪蛪褐?，并能保持異端時(shí)間。

5、對(duì)水樹(shù)枝的發(fā)展影響巨大：

軌道交通高電壓設(shè)備測(cè)試任務(wù)4.2電力電纜的交流高壓測(cè)試僅供內(nèi)部使用FOR

INTERNALUSEONLY

實(shí)踐也證明，直流耐壓試驗(yàn)不能有效發(fā)現(xiàn)交流電壓作用下的某些缺陷，如電纜附件內(nèi)，絕緣若有機(jī)械損傷或應(yīng)力錐放錯(cuò)等缺陷。在交流電壓下絕緣最易發(fā)生擊穿的地點(diǎn)，在直流電壓下往往不能擊穿。直流電壓下絕緣擊穿處往往發(fā)生在交流工作條件下絕緣平時(shí)不發(fā)生擊穿的地點(diǎn)。不推薦采用直流耐壓試驗(yàn)作為交聯(lián)聚乙烯電纜的竣工試驗(yàn)而改用交流耐壓試驗(yàn)。

交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜不能進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)的原因

穩(wěn)態(tài)交流高壓試驗(yàn)設(shè)備02軌道交通高電壓設(shè)備測(cè)試任務(wù)4.2電力電纜的交流高壓測(cè)試僅供內(nèi)部使用FOR

INTERNALUSEONLY

高壓試驗(yàn)變壓器交流高壓的產(chǎn)生通常采用工頻試驗(yàn)變壓器，試驗(yàn)變壓器是高壓試驗(yàn)最基本的、不可缺少的設(shè)備之一。試驗(yàn)變壓器在原理上與電力變壓器并無(wú)區(qū)別，只是前者電壓較高，變比較大。軌道交通高電壓設(shè)備測(cè)試任務(wù)4.2電力電纜的交流高壓測(cè)試僅供內(nèi)部使用FOR

INTERNALUSEONLY

(1)一般都是單相的。(2)工作電壓一般不允許超過(guò)其額定電壓。(3)通常均為間歇工作方式，不必采用加強(qiáng)的冷卻系統(tǒng)。(4)一、二次繞組的電壓變比高，漏抗(百分比)較大。(5)具有較好的輸出電壓波形。(6)要求試驗(yàn)變壓器自身的局部放電電壓足夠高。

試驗(yàn)變壓器在工作條件和結(jié)構(gòu)方面具有以下特點(diǎn)

軌道交通高電壓設(shè)備測(cè)試任務(wù)4.2電力電纜的交流高壓測(cè)試僅供內(nèi)部使用FOR

INTERNALUSEONLY

工頻高壓試驗(yàn)變壓器的外形結(jié)構(gòu)有單套管式、雙套管式和絕緣筒外殼式等3種。

圖1單套管試驗(yàn)變壓器圖3絕緣筒外殼式試驗(yàn)變壓器圖2雙套管式試驗(yàn)變壓器軌道交通高電壓設(shè)備測(cè)試任務(wù)4.2電力電纜的交流高壓測(cè)試僅供內(nèi)部使用FOR

INTERNALUSEONLY

選擇所需試驗(yàn)變壓器的容量主要根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)和大小而定。高壓絕緣的被試品多為容性負(fù)荷。對(duì)容性負(fù)荷，所需試驗(yàn)變壓器的容量S，可按下式確定S=2πf

CXU2×10-3式中:U——被試品的試驗(yàn)電壓,kV;CX——被試品的電容,μF;f——電源的頻率,Hz;S——試驗(yàn)變壓器的容量,kVA。

軌道交通高電壓設(shè)備測(cè)試任務(wù)4.2電力電纜的交流高壓測(cè)試僅供內(nèi)部使用FOR

INTERNALUSEONLY

所選試驗(yàn)變壓器的容量還應(yīng)足以供給被試品擊穿(或閃絡(luò))前的電容電流、漏導(dǎo)電流、局部放電和預(yù)放電電流,且仍能維持足夠穩(wěn)定的電壓。為達(dá)到這一點(diǎn)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求試驗(yàn)回路在試驗(yàn)電壓下的短路電流應(yīng)滿(mǎn)足:(1）供固體、液體或組合絕緣小樣品進(jìn)行干試時(shí)，不小于0.1A。(2）供自恢復(fù)絕緣(如絕緣子、隔離開(kāi)關(guān)等)進(jìn)行干試時(shí)，不小于0.1A，濕試時(shí)，不小于0.5A。(3）供可能產(chǎn)生大泄漏電流的大尺寸試品的濕試驗(yàn)，要求達(dá)1A。(4）供某些外絕緣的濕污試驗(yàn)時(shí)，要求達(dá)15A。軌道交通高電壓設(shè)備測(cè)試任務(wù)4.2電力電纜的交流高壓測(cè)試僅供內(nèi)部使用FOR

INTERNALUSEONLY

試驗(yàn)變壓器的串級(jí)裝置當(dāng)所需的工頻試驗(yàn)電壓很高(如超過(guò)750kV)時(shí),再采用單臺(tái)試驗(yàn)變壓器來(lái)產(chǎn)生就不合適了,所以試驗(yàn)電壓較高時(shí)采用若干臺(tái)試驗(yàn)變壓器組成串級(jí)裝置來(lái)滿(mǎn)足要求,這在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都更加合理。圖42250kV(3×750kV)工頻高壓串級(jí)裝置軌道交通高電壓設(shè)備測(cè)試任務(wù)4.2電力電纜的交流高壓測(cè)試僅供內(nèi)部使用FOR

INTERNALUSEONLY

交流工頻耐壓試驗(yàn)原理圖

TATFR1RCXT--試驗(yàn)變壓器；TA--調(diào)壓器；F--保護(hù)球隙；R--保護(hù)電阻；R1--球隙保護(hù)電阻圖5交流工頻耐壓試驗(yàn)原理圖軌道交通高電壓設(shè)備測(cè)試任務(wù)4.2電力電纜的交流高壓測(cè)試僅供內(nèi)部使用FOR

INTERNALUSEONLY

耐壓試驗(yàn)類(lèi)型

T為試驗(yàn)變壓器,用來(lái)升高電壓;TA為調(diào)壓器，用來(lái)調(diào)節(jié)試驗(yàn)變壓器的輸入電壓;F為保護(hù)球隙,用來(lái)限制試驗(yàn)時(shí)可能產(chǎn)生的過(guò)電壓,以保護(hù)被試品,其放電電壓調(diào)整為試驗(yàn)電壓的1.1倍;R為保護(hù)電阻,用來(lái)限制被試品突然擊穿時(shí)在試驗(yàn)變壓器上產(chǎn)生的過(guò)電壓及限制流過(guò)試驗(yàn)變壓器的短路電流,R的值一般取0.1~1Ω;R1為球隙保護(hù)電阻,用來(lái)限制球隙擊穿時(shí)流過(guò)球隙的短路電流,以保護(hù)球隙不被灼傷,R1的值一般取0.1~5Ω;Cx為被試品。試驗(yàn)變壓器低壓回路應(yīng)有過(guò)電流保護(hù)及監(jiān)視電壓,電流的電壓表和電流表。軌道交通高電壓設(shè)備測(cè)試任務(wù)4.2電力電纜的交流高壓測(cè)試僅供內(nèi)部使用FOR

INTERNALUSEONLY

試驗(yàn)變壓器的調(diào)壓方式

用自耦調(diào)壓器調(diào)壓用移圈調(diào)壓器調(diào)壓用發(fā)電機(jī)組調(diào)壓軌道交通高電壓設(shè)備測(cè)試任務(wù)4.2電力電纜的交流高壓測(cè)試僅供內(nèi)部使用FOR

INTERNALUSEONLY

變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置在現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)中,當(dāng)被試品的試驗(yàn)電壓較高或電容值較大,試驗(yàn)變壓器的額定電壓或容量不能滿(mǎn)足要求時(shí),可采用串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置進(jìn)行試驗(yàn)。串聯(lián)諧振試驗(yàn)的原理接線(xiàn)圖和等值電路軌道交通高電壓設(shè)備測(cè)試任務(wù)4.2電力電纜的交流高壓測(cè)試僅供內(nèi)部使用FOR

INTERNALUSEONLY

變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置

軌道交通高電壓設(shè)備測(cè)試任務(wù)4.2電力電纜的交流高壓測(cè)試僅供內(nèi)部使用FOR

INTERNALUSEONLY

變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置

利用串聯(lián)諧振電路進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn),不僅試驗(yàn)變壓器的容量和額定電壓可以降低,而且被試品擊穿時(shí),由于L的限流作用使回路中的電流很小,可避免被試品被燒壞。此外,由于回路處于工頻諧振狀態(tài),電源中的諧波成分在被試品兩端大為減小,故被試品兩端的電壓波形較好。交流高壓測(cè)量方法03軌道交通高電壓設(shè)備測(cè)試任務(wù)4.2電力電纜的交流高壓測(cè)試僅供內(nèi)部使用FOR

INTERNALUSEONLY

工頻高電壓的測(cè)量

對(duì)測(cè)量交流高電壓峰值或有效值,要求其總不確定度應(yīng)在±3%范圍內(nèi)。較準(zhǔn)確的測(cè)壓法是直接測(cè)被試品兩端的高壓,主要有以下：1.測(cè)量球隙2.峰值電壓表3.靜電電壓表4.分壓器軌道交通高電壓設(shè)備測(cè)試任務(wù)4.2電力電纜的交流高壓測(cè)試僅供內(nèi)部使用FOR

INTERNALUSEONLY

工頻高電壓的測(cè)量

測(cè)量球隙不僅測(cè)量交流電壓的峰值,而且能用來(lái)測(cè)量直流電壓和沖擊電壓的峰值。雖然準(zhǔn)確度較高,但球隙必須擊穿才能測(cè)出電壓。峰值電壓表利用峰值電壓表,可直接讀出沖擊電壓的峰值。被測(cè)電壓的波形必須是平滑上升的,否則就會(huì)產(chǎn)生誤差。靜電電壓表對(duì)于電壓等級(jí)不太高的試驗(yàn),使用它能很方便地在高壓端直接測(cè)出電壓。目前我國(guó)已研制成功測(cè)量范圍為0~500kV的一系列靜電電壓表。軌道交通高電壓設(shè)備測(cè)試任務(wù)4.2電力電纜的交流高壓測(cè)試僅供內(nèi)部使用FOR

INTERNALUSEONLY

工頻高電壓的測(cè)量

分壓器在被測(cè)電壓較高時(shí),直接用指示儀表測(cè)量高壓比較困難,通常利用分壓器并配以適當(dāng)?shù)母咦杩沟牡蛪簝x表如靜電電壓表、峰值電壓表來(lái)測(cè)量高壓。分壓器有電阻型、電容型和阻容混合型,視被測(cè)電壓性質(zhì)而有不同的選擇。軌道交通高電壓設(shè)備測(cè)試任務(wù)4.2電力電纜的交流高壓測(cè)試僅供內(nèi)部使用FOR

INTERNALUSEONLY

工頻高電壓的測(cè)量

分壓器對(duì)一切分壓器都有下列3個(gè)基本要求:(1)將被測(cè)電壓波形的各部分按一定比例準(zhǔn)確地縮小后，送給輸出;(2)保持恒定的分壓比,不隨大氣條件或被測(cè)電壓的波形、頻率、幅值等因素而變;(3)分壓器的接入,對(duì)被測(cè)電壓過(guò)程的影響應(yīng)該微小到容許的程度。軌道交通高電壓設(shè)備測(cè)試