高壓交聯(lián)聚乙烯電纜交流耐壓試驗(yàn)中的問(wèn)題
廣東省珠海發(fā)電廠一期有兩臺(tái)700MW的大型進(jìn)口燃煤機(jī)組，采用220kV輸電線路。該廠內(nèi)的220kV電纜均采用交聯(lián)聚乙烯電纜。按照廣東省電力試驗(yàn)研究所發(fā)出的粵電試［1999］07號(hào)文的要求，應(yīng)對(duì)新安裝的220kVXLPE電纜采用交流耐壓試驗(yàn)作為其交接試驗(yàn)，并按照IEC840的要求，交流耐壓：電纜芯線對(duì)屏蔽層加線電壓耐受5分鐘，即采用220kV，5min作為該電纜的交接試驗(yàn)。日本三菱總承包商委托廣東省電力試驗(yàn)研究所進(jìn)行這項(xiàng)試驗(yàn)。因?qū)υ撾娎|及所連接的GIS部分同時(shí)加壓，在電纜廠家的同意下，采用的耐壓程度是：174kV5min，260kV3min，316kV1min。整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，電纜均未發(fā)現(xiàn)異常，但是試驗(yàn)后被測(cè)量電纜的絕緣電阻值較試驗(yàn)前有大幅度降低。為分析原因，證實(shí)電纜的絕緣良好，先后又對(duì)該電纜進(jìn)行了兩次耐壓水平為220kV，5min的交流耐壓試驗(yàn)。現(xiàn)將筆者參與這幾次試驗(yàn)及采集的試驗(yàn)數(shù)據(jù)加以歸納，希望能為尚未成熟的XLPE電纜交流耐壓試驗(yàn)提供一份素材供同仁們參考，共同為完善對(duì)XLPE電纜的交流耐壓試驗(yàn)而努力。
2　試驗(yàn)經(jīng)過(guò)及試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、方法和數(shù)據(jù)2．1　1號(hào)主變220kVXLPE電纜參數(shù)及銘牌型號(hào)：1×3000mm²CAZV生產(chǎn)廠家：日本藤倉(cāng)公司最小絕緣電阻：2500MΩ－km最大電容：0．24uF／km電纜總長(zhǎng)：123m　　那么該電纜的最小絕緣電阻：2500÷0．123＝20．3GΩ最大電容：0．24×0．123＝0．030uF　　電纜的外部接線圖如圖1所示：
2．2　試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
　　參照IEC840標(biāo)準(zhǔn)及三菱和電纜廠家藤倉(cāng)電氣公司的試驗(yàn)方案并經(jīng)省局同意，試驗(yàn)按表1所述的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行：
　　交流電壓加于芯線與屏蔽層、地之間，耐壓前后進(jìn)行絕緣電阻測(cè)量。2．3　試驗(yàn)接線
試驗(yàn)接線如圖2所示：
　　交流電壓使用調(diào)頻串聯(lián)諧振方法獲取，f＝61－62Hz。　　
2．4　交流耐壓前后絕緣電阻測(cè)量結(jié)果（此期間天氣晴好）
　　測(cè)量結(jié)果如表2所述3　分析與結(jié)論
　　首先，在3次交流耐壓試驗(yàn)中均未觀察到擊穿和閃烙現(xiàn)象，可以認(rèn)為1號(hào)主變電纜主絕緣應(yīng)是合格的。其次，從耐壓前后絕緣電阻測(cè)量值看，發(fā)現(xiàn)有以下明顯的規(guī)律：a交流耐壓前后絕緣變化太大；b交流耐壓值越高，耐壓后絕緣電阻值下降越厲害，恢復(fù)到耐壓前相似水平時(shí)間越長(zhǎng)；c絕緣電阻下降到最低值時(shí)，幾乎沒(méi)有吸收比，像純粹的電導(dǎo)或離子電流現(xiàn)象。
　　就以上現(xiàn)象，日方生產(chǎn)廠家提供了該電纜的出廠試驗(yàn)報(bào)告，各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果合格，其中電纜主絕緣耐受水平是320kV，30min。在他們的分析報(bào)告中，強(qiáng)調(diào)造成上述現(xiàn)象的原因有兩個(gè)：耐壓后對(duì)電纜芯的放電時(shí)間不夠，使得耐壓后的殘余電壓影響了絕緣電阻的測(cè)量值；電纜終端的瓷瓶表面泄漏電流的影響。
　　首先，我們對(duì)耐壓后的放電時(shí)間的問(wèn)題進(jìn)行分析：
3．1　當(dāng)時(shí)纜芯末直接接地放電即自然放電時(shí)，電纜在殘壓下的等值電路圖如圖3所示：
在交流耐壓后，殘余在電纜芯的殘余電壓與其放電電流的計(jì)算公式為：V′＝V×exp［－t／CR］　　　　Q₀＝CV
i＝［Q₀／CR］exp［－t／CR］＝V／Rexp［－t／CR］V′：t秒后的殘余電壓。i：t秒后的殘余電壓下的放電電流。、　　以第一次316kV交流耐壓為例計(jì)算，結(jié)果列于表3

　　現(xiàn)以15min的放電電流影響兆歐表的測(cè)量為例，兆歐表測(cè)得的絕緣電阻值：R＝2500／0．809×10^－6＝3．09GΩ，大于7月11日耐壓后的測(cè)量值。一般在自然放電的情況下，3τ的時(shí)間常數(shù)時(shí)（約30min）的殘余電壓將對(duì)測(cè)量值沒(méi)有影響。再者，在每次耐壓后，試驗(yàn)人員都將電纜芯直接對(duì)地放電。并且試后每隔兩小時(shí)測(cè)量絕緣電阻。因此，三次試驗(yàn)中放電時(shí)間對(duì)絕緣電阻的測(cè)量是沒(méi)有影響的。而且，我們從耐壓水平220kV的兩次耐壓后的絕緣電阻的測(cè)試值中可以看出，電纜的絕緣電阻值大約在試驗(yàn)后放電30min后降低，隨后的幾小時(shí)后才升高。并且，交流耐壓值越高，耐壓后絕緣電阻值下降越厲害，恢復(fù)到耐壓前相似水平時(shí)間越長(zhǎng)。從以上的分析，我們可以否定日方廠家的第一條解釋原因。
3．2　對(duì)于第二條原因的解釋，我們認(rèn)為前兩次的耐壓試驗(yàn)中，試驗(yàn)前后均未對(duì)電纜瓷瓶表面進(jìn)行清掃。那么在對(duì)電纜芯充分放電的情況下，瓷瓶表面泄漏電流對(duì)試驗(yàn)前后的絕緣電阻的測(cè)量的影響是相同的，所以這一條理由，也無(wú)法解釋耐壓前后絕緣電阻下降太多的現(xiàn)象。綜合以上的分析，我們可以排除日方廠家所提出的對(duì)試驗(yàn)后電纜主絕緣電阻測(cè)量的影響因素。
　　通過(guò)對(duì)表2中數(shù)據(jù)的分析可估計(jì)，該回路電纜終端頭可能存在某種不明原因的缺陷，以致影響耐壓后絕緣電阻大幅下降，然后再緩慢回升。為此，我們重點(diǎn)檢查了電纜終端頭內(nèi)部情況，并從電纜頭下部?jī)纱稳∮蜆铀碗娏υ囼?yàn)研究所進(jìn)行化驗(yàn)，檢查電纜終端油壓。該電纜油的型號(hào)：KF96—50，電氣強(qiáng)度＞50kV／2．5mm，油壓：1．2—3．0kg／cm²（在－5—55℃下）。檢驗(yàn)報(bào)告說(shuō)明電纜油的電氣強(qiáng)度和tgδ及油壓均合格。于是，省電力局發(fā)文同意該電纜投入使用。同時(shí)，我們也已將上述現(xiàn)象作為該電纜的一個(gè)缺陷記錄在案。目前，該電纜的運(yùn)行情況正常，造成耐壓后絕緣電阻下降的原因目前尚未知曉。