直流耐壓試驗對交聯(lián)聚乙烯電纜影響分析
由于電纜線路的電容很大,若采用工頻電壓試驗,必須有大容量的工頻試驗變壓器,現(xiàn)場很難實現(xiàn),所以傳統(tǒng)的耐壓試驗方法是采用直流耐壓試驗。
因為電纜的絕緣電阻很大(一般在10GΩ以上),所以在作直流耐壓是充電電流極小,具備試驗設(shè)備容量小、重量輕、可移動性好等優(yōu),但直流耐壓試驗方法對于交聯(lián)聚乙烯電纜,無論從理論還是實踐上卻存在很多缺點(diǎn)。主要體現(xiàn)在:
(1)試驗等效性差:高壓試驗技術(shù)的一個通用原則是試品上施加的試驗電壓場強(qiáng)應(yīng)模擬高壓電器的運(yùn)行工況。
高壓試驗得出的通過的結(jié)論要代表高壓電器中薄弱點(diǎn)是否對今后的運(yùn)行帶來危害。這就意味著試驗中的故障機(jī)理應(yīng)與電纜運(yùn)行中的機(jī)理應(yīng)該相同的物理過程。針對不同缺陷,直流耐壓的擊穿電壓的分散性非常大,從2.6~4.3倍不等。因此無法做為判斷電纜絕緣好壞的依據(jù)。
(2)直流和交流下的電場分布不同:直流電壓下,電場度是按照電阻率分布的,而交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣層中的材料含有很多成分,其電阻率的分布是不均勻的,同時電阻率受溫度等因素影響比較大,所以在直流電壓下,交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣層中的分布電場是不均勻的,這就可能在直流試驗過程中出現(xiàn)絕緣層有的地方電場很強(qiáng),有點(diǎn)地方電場比較弱的情況,導(dǎo)致局部絕緣擊穿,在運(yùn)行中引起事故。
(3)放電難以完全:交聯(lián)聚乙烯電纜在直流電壓下會產(chǎn)生“記憶”效應(yīng),存儲積累單極性殘余電荷,一旦有了由于直流耐壓試驗引起的“記憶性”,需要很長的時間才能將這種直流電壓釋放,電纜如果在直流殘余電荷未完全釋放之前投入運(yùn)行,直流電壓便會疊加在工頻電壓峰值上,使得電纜上的電壓值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其額定電壓,從而導(dǎo)致電纜絕緣擊穿。
直流耐壓試驗對交聯(lián)聚乙烯電纜影響分析
(4)會造成擊穿的連鎖反應(yīng):直流耐壓時,會有電子注入到聚合物質(zhì)內(nèi)部,形成空間電荷,使該處的電場強(qiáng)度降低,從而易于發(fā)生擊穿,交聯(lián)聚乙烯電纜的半導(dǎo)體凸出處和污穢點(diǎn)等處容易產(chǎn)生空間電荷。
但如果在試驗時電纜終端頭發(fā)生表面閃絡(luò)或電纜附件擊穿,會造成電纜芯線上產(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,使該處電場強(qiáng)度顯著增大,可能損壞絕緣,造成多點(diǎn)擊穿。
(5)對水樹枝的發(fā)展影響巨大:交聯(lián)聚乙烯電纜致命的一個弱點(diǎn)是絕緣易產(chǎn)生水樹枝,一旦產(chǎn)生水樹枝,在直流電壓下會迅速轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌渲Γ⑿纬煞烹?,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?,并能保持異端時間。
(6)積累效應(yīng)影響:直流耐壓試驗有一定的積累效應(yīng),能加速絕緣老化,且試驗時易發(fā)生閃落或擊穿。實踐也表明,直流耐壓試驗不能有效發(fā)現(xiàn)交流電壓作用下的某些缺陷,如果電纜附件內(nèi),絕緣若有機(jī)械損傷等缺陷,在交流電壓下絕緣最易發(fā)現(xiàn)擊穿的地點(diǎn),在直流耐壓下往往不能擊穿,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不能發(fā)生擊穿的地點(diǎn)。
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