高压线缆的测试以及应用

1.高压电缆的应用情况

  交联聚乙烯电缆因其具有电性能高、输送容量大、重量轻、运行维护方便等优点，高压电缆线路基本上都使用了该类型的高压电缆。

  高压电缆故障

   高压电缆故障的主要原因在于产品质量和施工质量，其中电缆附件占故障总量的90%，薄弱环节表现在电缆终端头和中间接头，主要由于设计不良、材料选择不当、安装制作工艺不良三个方面的原因造成。

  高压电缆局放测试的必要性

   《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》（GB 50150-2006 ）要求新竣工的电缆需要进行耐压试验，高压电缆交流耐压等效电路如下图，用C1、C2、C3组合模拟被试电缆的各个绝缘部件，在试验过程中C1、C2、C3同时承受高电压的考验。

   交流耐压试验技术存在不足，体现在如下两个方面：

  a、如电缆内部存在局部放电,但是电缆依然有可能能够通过交流耐压试验，内部有缺陷的电缆带病运行，电缆安全运行存在一定风险。

  b、交流耐压试验只关注电缆整体能否完整承受试验电压的考验，其判断标准为电缆是否通过了交流耐压试验，缺少电缆在试验过程中可能出现的局部损伤和破坏的监测手段。

  因此检测高压电缆在耐压过程中的局放信号。

2.电缆生产局部放电的原因

  局部放电

  局部放电是指高压设备中的绝缘介质在高电场强度作用下，发生在电极之间的未贯穿的放电。这种放电只存在于绝缘的局部位置，而不会立即形成贯穿性通道，因此称为局部放电。

  电缆局部的局放位置

  交联聚乙烯（XLPE）电缆的绝缘材料为固态塑料结构。在制造过程中如混入金属杂质、出现气孔空洞，或由于内、外半导体层不规则突起引起高压场强的不均匀，或绝缘中存在的电树等，在这些部位都有可能出现局放。随着电缆制造技术的发展和质量控制水平不断提高，由上述原因产生的局放在现场测试中已经微乎其微。交联聚乙烯电缆中检测出的局放点一般都出现在中间接头和终端头上。

  电缆局部放电的危害

  局部放电的能量很小，通常不影响电缆短期的绝缘强度。但是长期存在着局部放电，即可以缓慢损坏绝缘，日积月累，最终导致绝缘击穿。此外受化学性质决定，交联聚乙烯绝缘的电缆耐局部放电的性能较差，长时间的局部放电会加速其绝缘劣化，最终使其发生故障。

  高压电缆局部测试的原理

  一旦被试电缆发生局部放电，耦合电容Ck瞬时对Cx充电，形成高频的脉冲电流波形，脉冲电流波形达到纳秒级别，其频谱高达百兆以上，脉冲电流的幅值大小、发生的频度反映电缆内部局部放电的严重程度。

  利用局放监测系统在耐压过程可严密监视局放信号随电压和时间变化的趋势，掌握电缆缺陷严重程度的变化。

  高压电缆局部放电的严重程度通过其局部放电量来反映，要测试局放量必须对测试系统进行校准。

  在被试验电缆Cx注入标准局放信号Qo以模拟被试对象发生了局部放电，当标准局放信号注入时，检测阻抗Zm1、Zm2输出信号，测试系统M获取局放信号的幅值大小、相位分布特征、频谱特性等信息。

  局放测试时参照校准信息就可以计算出局放量的大小，对电缆局部放电的严重程度、局放类型评估，作出正确的判断。

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