10kV高压电缆现场交流耐压试验探究

10kV高压电缆现场交流耐压试验探究

近年来，随着社会的发展及公司的生态转型，使得用户电网负荷需求增加。公司电网改造工程逐渐增多。其中，高压电缆是电网改造以及大型供电枢纽中的主要项目，其具有输送容量大，电性能良好，维护方便等优势，可常作为发电厂、变电所及工矿企业的动力引入线，在城乡电网中大量使用。现公司大都采用交联聚乙烯绝缘。交联聚乙烯绝缘电力电缆（以下简称交联电缆）在投运前的试验项目之一，就是电缆的交流变频串联谐振耐压试验，简称耐压试验。

关键词：交流变频串联 电缆耐压试验 绝缘

一、电力电缆绝缘降低的原因及交流耐压试验的意义

电力电缆在使用过程中容易受到各种因素的影响，导致运行过程中出现故障，短路等问题，这些问题的出现，大部分都与绝缘部分的损耗缺损有一定的关系。

1：持续的生产，电缆长期的运行，在这种情况下，电缆温度上升8℃，绝缘寿命就会下降，若长期处于满负荷运行状态，会导致电缆持续高温运行，致使绝缘使用寿命缩短。

2：外力冲击，这主要是指电缆敷设过程中受到人为机械或者施工技术的影响。

3：腐蚀作用。风力侵蚀、雨水侵蚀以及地下电缆酸碱度腐蚀都会导致电缆绝缘降低。

4：接触不良。这主要是指电缆头制作工艺技术水平低，接头没有压实。加热不充分等导致的电缆头绝缘降低。

电缆的交流变频串联谐振耐压试验就是检测电力电缆有无故障或者异常现象，通俗讲，电缆的耐压试验就是以寻找电缆存在的故障为目的的一种检测方式。电缆耐压试验可以提前发现电缆隐藏故障，减少运行中发生电缆故障次数，降低因电缆故障导致的突发性停电事故。同时也避免送电不成功，确保一次送电成功。有计划地停电检修做耐压试验，可减少临时抢修次数，提高供电可靠性。

二、串联谐振交流耐压试验的简介

高电压试验技术的一个通用原则：试品上所施加的试验电压场强必须模拟高压电器的运行工况。高电压试验得出的通过或不通过的结论要代表高压电气中的薄弱点是否对今后的运行带来危害。

变频串联谐振试验是通过调节变频电源中的输出电压频率实现试验回路产生谐振，此项试验的优点是当试验所需电源容量低于被测电缆的电源容量时，能够在远低于所需电源功率的情况下试验，能够有效提高现场试验的效率。变频谐振试验方法能满足高压交联电缆的耐压要求，具有重量轻、可移动性好的特点，适宜现场试验。该方法采用固定电抗器作为谐振电抗器，以调频的方式实现谐振，频率调节范围为30～300 Hz，符合CIGRE WG21.09《高压挤包绝缘电缆竣工试验建议导则》中推荐使用工频及近似工频(30～300 Hz)的交流电压。这种交流电压可以重现与运行工况相同的场强，并已证明是最有效的方法。 交流耐压试验由于试验状况接近电缆的运行工况，耐压电压值较低，而且耐压时间适当加长，更能反映电缆绝缘的状况以及发现绝缘中的缺陷。因此，公司电缆的耐压试验，均采用交流耐压试验。 交流耐压试验是现场检验交联电缆的敷设和附件安装质量最有效的手段。实际运用中，电缆、发电机、大型变压器、GIS、耦合电容器等设备在耐压试验时都呈容性、对容性负载，可以采取谐振的方法进行交流耐压试验，不仅可以降低电源容量，减小设备体积，还可以使试验更安全、方便、有效。

三、串联谐振交流耐压试验的方法

电力电缆试验一般可分为以下几步:

1：在被试电缆两端设好围栏并有专人看护。

2：测量电缆相位，确保电缆两端相位一致。

3：先用5000V兆欧表测量，正常情况下新电缆阻值均在10000MΩ。多芯电缆应分别测量每一芯线对其它芯线及外皮的绝缘电阻。外护套及内衬层使用500V绝缘电阻测试仪测试其对地电阻。

4：开始打耐压，每相耐压时间一般为1分钟。

5：试验完成后先把电压降下来再切断电源放电。

6:用5000V兆欧表测量一次绝缘，绝缘电阻不应有明显下降。

接好仪器，确保接地线正确。

根据串联谐振原理，利用励磁变压器激发串联谐振回路，调节变频控制器的输出频率，使回路电L和试品电缆串联谐振，谐振电压即为加到试品上的电压，基本原理如图1所示。

一般利用谐振进行交流耐压试验，有以下几种方式。

1、串联谐振。如果试品电缆的试验电压较高而电容量较小，一般可采用串联谐振方式。

2、并联谐振。如果试品电缆的试验电压较低而试品容量较大时，一般可采用并联谐振方式。

3、串—并联谐振。当试验电压较高、试品电缆电容量较大时，试验设备难以满足上述2种方式的要求，原因是:

① 合适的高电压大容量的电抗器一般单位都不具备；

② 不同长度的电缆电容量不相同，需要的电抗器也不一样，即使是可调电抗器也往往由于可调范围有限而难以满足试验要求。因此，仅靠配备合适的电抗器来满足试验要求就比较困难，所以国内外进行长电缆交流耐压试验时，一般均采用串—并联调频谐振方式。

四、电缆交流耐压试验方法实践

公司某回路电网改造，II回进线电缆已敷设完毕，需对10kV型号为YJV3*95mm²8.7/15KV 的交联聚乙烯进线电缆进行交流耐压交接试验。电缆全长2.466 km，试品电缆一端公司变电站II回路出线开关柜，另一终端已敷设固定到用户电缆终端电

机上。

作业前要求完成相关组织、技术和安全措施，特别要注意以下几个方面。

1、试品电缆两端应干净无污浊。

2、将开关柜接地开关分开，退出避雷器，开关柜带电显示三相指示短接并接地，对侧也做好相应措施，并留专人监护。

3、试验前，电缆绝缘遥测，初判断电缆的绝缘性能是否良好。

4、配置试验专用电源：三相交流380 V，空开额定电流不小于 100 A。

5、试验区域布置好安全围栏、并派专人进行监护。

6、试验当天天气良好，温度、湿度符合试验要求。

按照接线原理图安装布置好设备，现场确认好回路，设置好警戒带，双方做好监护和沟通，具备升压试验条件，开始试验。在试验过程中，设备通过变频找到谐振点，模拟运行状态，根据电力试验规程，达到试验电压并持续耐压1分钟，此过程观察设备有无放电现象，被试品电缆有无冒烟及击穿显现，现场有无异味。达到设置试验电压 1分钟 后，自动降压，断开电源，试验顺利完成。该馈线10 kV 进线电缆交流耐压试验合格。

五、结论

通过利用串联谐振方式对该馈线10 kV 进线电缆进行交流耐压试验，确认了电缆质量

过关、敷设及安装工艺质量合格，保证了该变电站顺利按计划投产，并在以后长期的生产运行期间未出现绝缘故障。这证明了该试验方法和试验结果是可靠的，也为今后公司 10 kV 电缆交流耐压试验工作的顺利开展提供了示范。