蔣洪偉

（安徽省大禹工程建設(shè)監(jiān)理咨詢(xún)有限公司 蚌埠 233000）

35kV交聯(lián)電纜敷設(shè)后直流耐壓試驗(yàn)時(shí)泄漏電流偏大問(wèn)題分析

蔣洪偉

（安徽省大禹工程建設(shè)監(jiān)理咨詢(xún)有限公司 蚌埠 233000）

直流耐壓及泄漏電流試驗(yàn)是中壓交聯(lián)聚乙烯（XLPE）絕緣電力電纜敷設(shè)、安裝完畢后，按照相應(yīng)規(guī)范的要求進(jìn)行一些試驗(yàn)項(xiàng)目，其目的是為了考核電纜施工質(zhì)量。然而，在進(jìn)行該項(xiàng)試驗(yàn)時(shí)，如果電纜端部處理方式不當(dāng)，往往會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。

35kV交聯(lián)電纜 敷設(shè) 直流耐壓試驗(yàn) 泄漏電流 絕緣

1 概述

電力電纜在電力系統(tǒng)及水利工程中使用廣泛，它的絕緣狀況直接影響電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，因此按照國(guó)家相應(yīng)規(guī)范要求對(duì)其進(jìn)行電氣試驗(yàn)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷。在中壓交聯(lián)聚乙烯（XLPE）絕緣電力電纜敷設(shè)、安裝完畢后，直流耐壓及泄漏電流試驗(yàn)是必做的試驗(yàn)項(xiàng)目。然而，在進(jìn)行該項(xiàng)試驗(yàn)時(shí)，如果電纜端部處理方式不當(dāng)，往往會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。因此，正確的試驗(yàn)方法是保證直流耐壓及泄漏電流試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確。

2 直流耐壓和泄漏電流試驗(yàn)

對(duì)電力電纜進(jìn)行直流耐壓及泄漏電流試驗(yàn)，是檢查電力電纜絕緣狀況的一個(gè)主要試驗(yàn)項(xiàng)目，直流耐壓試驗(yàn)與泄漏電流試驗(yàn)是同時(shí)進(jìn)行的。與交流耐壓試驗(yàn)比較，直流耐壓及泄漏電流試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)長(zhǎng)電纜線路進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)，所需試驗(yàn)設(shè)備容量小；在直流電壓作用下，介質(zhì)損耗小，高電壓下對(duì)良好絕緣的損傷?。辉谥绷髂蛪涸囼?yàn)的同時(shí)監(jiān)測(cè)泄漏電流及其變化曲線，微安級(jí)電流表靈敏度高，反映絕緣老化、受潮比較靈敏；可以發(fā)現(xiàn)交流耐壓試驗(yàn)不易發(fā)現(xiàn)的一些缺陷，因?yàn)樵谥绷麟妷鹤饔孟?，絕緣中的電壓按電阻分布，當(dāng)電流絕緣有局部缺陷時(shí)，大部分試驗(yàn)電壓將加在與缺陷串聯(lián)的未損壞的絕緣上，使缺陷更易于暴露。一般而言，直流耐壓試驗(yàn)對(duì)檢查絕緣中的氣泡、機(jī)械損傷等局部缺陷比較有效。

3 電纜端部的電場(chǎng)特性

眾所周知，在進(jìn)行電力電纜的電氣絕緣性能試驗(yàn)時(shí)，事先要對(duì)電纜端頭進(jìn)行處理，電纜電壓等級(jí)越高，這種處理要求越嚴(yán)格。對(duì)中壓XLPE電纜而言，就需對(duì)電纜端頭的外半導(dǎo)電層進(jìn)行一定長(zhǎng)度的切削，但由此卻改變了電纜端部的電場(chǎng)分布：引起電纜端部屏蔽切斷處電場(chǎng)集中，是電纜試驗(yàn)及運(yùn)行中擊穿的薄弱環(huán)節(jié)；附加了沿絕緣表面的軸向電場(chǎng)，存在沿絕緣表面的放電現(xiàn)象。

經(jīng)過(guò)上述處理的交聯(lián)電纜端部，如果在試驗(yàn)時(shí)，不配用合適的試驗(yàn)終端對(duì)弱點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)改善，消除端部表面泄漏影響，而直接進(jìn)行直流耐壓及泄漏電流試驗(yàn)，很容易產(chǎn)生不正確的測(cè)試結(jié)果，誤判電纜敷設(shè)安裝或生產(chǎn)制造過(guò)程存在的質(zhì)量問(wèn)題。

4 相關(guān)試驗(yàn)案例分析

4.1問(wèn)題的由來(lái)

某施工單位曾于2011年3月在安徽省蕪湖市龍窩湖新站進(jìn)行電力電纜直流耐壓及泄漏電流試驗(yàn)，其電纜型號(hào)規(guī)格為：YJV-26/35 1×185。3根電纜在敷設(shè)、安裝后進(jìn)行直流耐壓及泄漏電流試驗(yàn)過(guò)程中，普遍存在泄漏電流偏大情況，具體如下：

（1）試驗(yàn)電壓升至78kV（3Uo）時(shí)，泄漏電流高達(dá)120～150μA。

（2）施加試驗(yàn)電壓5min后的泄漏電流明顯地比1min測(cè)量值大。加壓1min時(shí)為126μA，5min時(shí)增至148μA。

（3）升壓過(guò)程中，泄漏電流隨電壓升高而急劇上升。

上述測(cè)試結(jié)果是不符合國(guó)家規(guī)范要求的，施工單位懷疑電纜產(chǎn)品存在質(zhì)量問(wèn)題，并對(duì)該組電纜進(jìn)行委托第三方檢測(cè)，確定電纜是否存在質(zhì)量問(wèn)題。在獲悉這一情況后，筆者即對(duì)這批電纜產(chǎn)品的出廠試驗(yàn)情況進(jìn)行了解，其出廠試驗(yàn)項(xiàng)目和結(jié)果見(jiàn)表1。從表1可知，產(chǎn)品不存在制造質(zhì)量的問(wèn)題，如果施工單位能按照正常的工藝施工，應(yīng)不會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。

表1 型號(hào)YJV-26/35kV lX185電纜出廠試驗(yàn)的結(jié)果

4.2問(wèn)題的分析

為查明問(wèn)題產(chǎn)生的原因，筆者到該工地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)了解

和驗(yàn)證。到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)后對(duì)電纜的敷設(shè)施工情況進(jìn)行查看，并對(duì)其中的一根電纜按照用戶(hù)的試驗(yàn)方法進(jìn)行了復(fù)試觀察，相關(guān)情況如下:

4.2.1敷設(shè)安裝情況

3根電纜水平、平行敷設(shè)于同一個(gè)電纜溝內(nèi)，經(jīng)巡線檢查，未發(fā)現(xiàn)電纜外觀有施工損傷現(xiàn)象，排除了電纜施工安裝質(zhì)量問(wèn)題。

4.2.2復(fù)試試驗(yàn)步驟

（1）將電纜兩端外半導(dǎo)電層剝切的70cm參照電纜附件制作時(shí)，終端外半導(dǎo)電層切削長(zhǎng)度，用無(wú)水酒精清潔絕緣表面。

（2）將剝除了外半導(dǎo)電層的電纜兩端頭用絕緣支架托起，并距地面約40cm，兩端裸露在空氣中。

（3）試驗(yàn)設(shè)備不接電纜，空載升壓觀察設(shè)備雜散電流為1μA。

（4）將高壓引線與電纜導(dǎo)電線芯相接，銅帶屏蔽、鋼帶鎧裝和試驗(yàn)設(shè)備地線分別安全接地。

（5）平緩升壓至試驗(yàn)電壓78kV（3Uo）的0.25，0.5，0.75，1.0倍，測(cè)試泄漏電流，見(jiàn)表2。

表2 型號(hào)YJV-26/35kV 1X185電纜復(fù)試的試驗(yàn)結(jié)果

（6）將電壓降至零，放電完畢后，關(guān)閉試驗(yàn)電源。

4.3復(fù)試過(guò)程中試驗(yàn)現(xiàn)象的觀察

（1）隨著電壓的逐漸升高，電纜端部絕緣表面、高壓引線表面及高壓引線與導(dǎo)電線芯連接處，開(kāi)始出現(xiàn)嘶嘶的放電聲，電壓越高，放電聲越大。

（2）當(dāng)電壓超過(guò)大約40kV后并繼續(xù)升壓，發(fā)現(xiàn)泄漏電流有一個(gè)迅速增大的過(guò)程。

（3）電壓升到78kV進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)，微安表指針擺動(dòng)幅度較大，持續(xù)時(shí)間5min時(shí)，泄漏電流可達(dá)150μA。

（4）電壓升到78kV持續(xù)5min，泄漏電流明顯大于1min的測(cè)試值，并有繼續(xù)上升的趨勢(shì)。

復(fù)試結(jié)果與施工單位反映的情況基本一致，從試驗(yàn)結(jié)果看，似乎是電纜存在質(zhì)量問(wèn)題。但升壓過(guò)程中電纜端部的放電現(xiàn)象卻引起了筆者的高度重視，根據(jù)局部放電試驗(yàn)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可知，對(duì)于26/35kV交聯(lián)電纜，端部切削外半導(dǎo)電層約20mm，如不使用試驗(yàn)終端，而將線芯直接與高壓線連接，裸露在空氣中升壓（交流電壓），也會(huì)出現(xiàn)上述的類(lèi)似現(xiàn)象，但電纜端頭接入試驗(yàn)終端后，這種現(xiàn)象完全可以避免和消除。

4.4驗(yàn)證試驗(yàn)

為了驗(yàn)證上述分析的正確性，隨即對(duì)同樣等級(jí)的電纜進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，將電纜兩端切削外半導(dǎo)電層約20mm，并將局部放電試驗(yàn)專(zhuān)用35kV級(jí)油杯型試驗(yàn)終端安裝在電纜端部，然后注入變壓器油，將屏蔽切口浸沒(méi)，最后施加直流電壓，并觀察泄漏電流的變化情況如下：

（1）升壓過(guò)程中泄漏電流變化幾乎為零，波動(dòng)范圍只有1～2μA。

（2）試驗(yàn)電壓78kV時(shí)，持續(xù)5min時(shí)的地漏電流為1μA，lmin時(shí)也只有4μA，由此可見(jiàn)，持續(xù)5min時(shí)泄漏電流明顯小于1min時(shí)的泄漏電流。

（3）升壓過(guò)程中，泄漏電流無(wú)迅速增加現(xiàn)象，也無(wú)異常放電現(xiàn)象，相應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 型號(hào)YJV-26/35kV 1X185電纜安裝試驗(yàn)終端后試驗(yàn)結(jié)果

從表2、表3使用試驗(yàn)終端前后測(cè)試數(shù)據(jù)的對(duì)比情況及整個(gè)事件調(diào)查處理過(guò)程的分析，最終可確認(rèn)造成交聯(lián)電纜敷設(shè)安裝后直流耐壓試驗(yàn)過(guò)程中泄漏電流偏大原因是：施工單位對(duì)交聯(lián)電纜端部外半導(dǎo)電層切削后引起電場(chǎng)集中的現(xiàn)象認(rèn)識(shí)不清，未采用試驗(yàn)終端來(lái)加以改善，從而導(dǎo)致試驗(yàn)過(guò)程中電纜端部發(fā)生電暈放電、對(duì)地的雜散電流的產(chǎn)生，以及沿絕緣表面泄漏電流的產(chǎn)生。而需測(cè)試的僅僅是電纜絕緣的徑向泄漏電流，即體積泄漏電流。正是由于這兩種電流的產(chǎn)生造成了測(cè)試結(jié)果偏大，導(dǎo)致施工單位對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的誤判。

采用油杯型試驗(yàn)終端后可降低電纜端頭的泄漏電流值和改善電場(chǎng)分布的主要原因是：油杯內(nèi)變壓器油消除了電纜端部泄漏電流影響，而油杯內(nèi)應(yīng)力錐則可改善屏蔽切口處電場(chǎng)集中現(xiàn)象，降低了試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)地雜散電流的影響，保證了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確性、科學(xué)性。因此，在中高壓交聯(lián)電纜敷設(shè)安裝試驗(yàn)中，只有采取有效措施改善電纜端部電場(chǎng)集中現(xiàn)象，才能獲取正確的試驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論。

5 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明：對(duì)交聯(lián)電纜端頭外半導(dǎo)電屏蔽層剝切一定長(zhǎng)度，直接進(jìn)行10kV交聯(lián)電纜直流耐壓和泄漏電流試驗(yàn)是可行的，但對(duì)35kV交聯(lián)電纜是絕對(duì)不可行的。建議在進(jìn)行35kV交聯(lián)電纜的直流耐壓泄漏電流試驗(yàn)時(shí)，必須對(duì)電纜端部采取措施，如配置試驗(yàn)終端，或安裝電纜終端后再進(jìn)行測(cè)試，這樣才能保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性■

（專(zhuān)欄編輯：顧 梅）