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35kV電纜耐壓試驗設備及試驗項目標準規程

35kV電纜的耐壓試驗主要采用交流耐壓試驗,因為其頻率與工頻(50Hz)相同或接近,能最真實地模擬運行時的電壓狀況,是檢驗電纜絕緣性能最有效的方法。直流耐壓試驗已不推薦用于交聯聚乙烯(XLPE)絕緣電纜,因為它容易在絕緣層中產生空間電荷,對絕緣有損害,且試驗效果不佳。

以下是進行35kV電纜交流耐壓試驗的核心設備:

串聯諧振交流耐壓試驗設備(常用)

工作原理:利用電抗器與被試電纜(容性負載)形成串聯諧振,在試品上產生高電壓,而電源只需提供系統損耗的有功功率,因此所需電源容量大大減小,設備體積和重量也得以優化。

系統組成:

變頻電源:將工頻電源轉換為頻率可調(通常30-300Hz)的電源,用以調節系統達到諧振狀態。

激勵變壓器:將變頻電源的輸出電壓升高,為諧振回路提供足夠的能量。

電抗器:核心部件,其電感與電纜的電容在特定頻率下發生諧振。通常為多節式,通過串并聯組合來匹配不同長度電纜的電容。

電纜交流耐壓試驗設備

電容分壓器:用于精確測量被試電纜上的高壓值,并作為過壓保護信號。

補償電容器(可選):如果電纜電容量很小,導致所需電抗器電感量過大而難以實現時,用于補償電容量。

工頻耐壓試驗變壓器(傳統方法,較少用)

直接使用工頻試驗變壓器產生高電壓。對于35kV長電纜,由于其電容量大,需要試驗變壓器的容量非常大(可達數千kVA),導致設備異常笨重,現場使用極其不便,目前已基本被串聯諧振裝置取代。

0.1Hz超低頻(VLF)耐壓試驗設備(可作為替代方法)

對于容量較小的35kV電纜或缺乏諧振設備時,可使用0.1Hz超低頻耐壓設備。其設備體積小、重量輕。

原理:使用0.1Hz的超低頻正弦波電壓進行測試,其對絕緣的損傷遠小于直流,且設備容量要求遠低于工頻交流。

注意:其試驗標準與工頻交流不同,等效關系有具體規定。

總結: 目前現場對35kV電纜進行交流耐壓試驗,首選且最普遍的是串聯諧振交流耐壓試驗裝置。

試驗項目

電纜的預防性試驗或驗收試驗不僅僅包括耐壓試驗,而是一套組合試驗。以下是35kV電纜(以最常見的XLPE電纜為例)的典型試驗項目流程:

絕緣電阻測量

目的:初步檢查電纜主絕緣和外護套的絕緣是否受潮或存在整體劣化。

設備:絕緣電阻測試儀(兆歐表),通常使用5000V電壓檔。

主絕緣交流耐壓試驗(核心項目)

目的:考核電纜主絕緣的強度,發現集中性缺陷(如制造或敷設中產生的尖端、氣隙等),是鑒定電纜能否投運的關鍵試驗。

設備:如上所述的串聯諧振試驗系統。

外護套耐壓試驗

目的:對于有金屬護套、鎧裝并有外護套的電纜,檢查其外護套的完整性,防止水分侵入金屬護套。

設備:直流耐壓試驗器(通常10kV檔)或兆歐表。

試驗標準規程

主要依據中華人民共和國電力行業標準和國家標準。

GB 50150-2016 《電氣裝置安裝工程 電氣設備交接試驗標準》

這是電纜安裝完成后、投入運行前必須遵循的交接試驗最高標準。

對35kV交聯聚乙烯(XLPE)電纜的主要規定:

主絕緣交流耐壓試驗:

試驗電壓: 2U? (U?為電纜導體對地或對金屬屏蔽層之間的額定電壓)。對于35kV電纜,U?通常為21kV。因此試驗電壓為 2 × 21 = 52kV。

試驗時間: 60分鐘。

頻率: 推薦使用20Hz~300Hz的交流電壓。

絕緣電阻測量: 未明確規定阻值,但要求“絕緣電阻值可自行規定”。實踐中,通常要求吸收比(R60s/R15s)大于1.3,或與同類電纜、以往數據比較無顯著下降。數值一般不低于數千兆歐。

外護套直流耐壓試驗: 試驗電壓為10kV,持續時間為1分鐘。

DL/T 596-2021 《電力設備預防性試驗規程》

這是電纜在運行期間,定期進行預防性試驗所依據的標準。

對35kV交聯聚乙烯(XLPE)電纜的主要規定(以大修后試驗為例):

主絕緣交流耐壓試驗: 與交接試驗標準相同,即 2U?, 60分鐘。

絕緣電阻測量: 要求與歷次數據比較不應有顯著下降。

外護套直流耐壓試驗: 試驗電壓為6kV,持續時間為1分鐘。(注意:預防性試驗電壓低于交接試驗)

GB/T 12706.4-2020 《額定電壓1kV(Um=1.2kV)到35kV(Um=40.5kV)擠包絕緣電力電纜及附件 第4部分:額定電壓6kV(Um=7.2kV)到35kV(Um=40.5kV)電力電纜附件試驗要求》

該標準更多涉及電纜和附件的型式試驗,但其中的試驗要求是制定現場試驗規程的基礎。

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