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為什么現(xiàn)在說高壓電纜不能做直流耐壓
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發(fā)布時間：2014/8/19
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一、為什么現(xiàn)在說高壓電纜不能做直流耐壓
問題回答一：
高壓電纜不能做直流耐壓試驗僅指橡塑絕緣電力電纜。
橡塑絕緣電力電纜是塑料絕緣電纜和橡皮絕緣電纜的總稱。塑料絕緣電纜包括聚氯乙烯絕緣、聚乙烯絕緣和交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜（交聯(lián)聚乙烯（XLPE））；橡皮絕緣電纜包括乙丙橡皮絕緣電力電纜等。
油紙絕緣電力電纜和不滴流油紙絕緣電力電纜、自容式充油電纜，可以做交流耐壓試驗,也可以做直流耐壓試驗。
要回答這個“為什么”比較難，要先說說設(shè)備的高壓試驗的原則問題。
高壓試驗技術(shù)的一個通用原則：試品上所施加的試驗電壓場強必須模擬高壓設(shè)備的運行工況。高壓試驗得出的通過或不通過的結(jié)論要代表高壓設(shè)備中的薄弱點是否對今后的運行帶來危害。這就意味著試驗中的故障機理應(yīng)與設(shè)備運行中的機理有相同的物理過程。
按照此原則，XLPE電纜進行直流耐壓試驗的問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
⑴直流電壓下，電纜絕緣的電場分布取決于材料的體積電阻率，而交流電壓下的電場分布取決于各介質(zhì)的介電常數(shù)，特別是在電纜終端頭、接頭盒等電纜附件中的直流電場強度的分布和交流電場強度的分布完全不同，而且直流電壓下絕緣老化的機理和交流電壓下的老化機理不相同。因此，直流耐壓試驗不能模擬XLPE電纜的運行工況。
⑵ XLPE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”，需要很長時間才能將這種直流偏壓釋放。電纜如果在直流殘余電荷未完全釋放之前投入運行，直流偏壓便會疊加在工頻電壓峰值上，使得電纜上的電壓值遠遠超過其額定電壓，從而有可能導(dǎo)致電纜絕緣擊穿。
⑶直流耐壓試驗時，會有電子注入到聚合物介質(zhì)內(nèi)部，形成空間電荷，使該處的電場強度降低，從而難于發(fā)生擊穿。XLPE電纜的半導(dǎo)體凸出處和污穢點等處容易產(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，由于振蕩電壓極性迅速改變?yōu)楫悩O性，使該處電場強度顯著增大，可能損壞絕緣，造成多點擊穿。
⑷XLPE電纜致命的一個弱點是絕緣內(nèi)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?，并形成放電，加速了絕緣劣化，以致于運行后在工頻電壓作用下形成擊穿。而單純的水樹枝在交流工作電壓下還能保持相當?shù)哪蛪褐?，并能保持一段時間。
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，如在電纜附件內(nèi)，絕緣若有機械損傷或應(yīng)力錐放錯等缺陷。在交流電壓下絕緣最易發(fā)生擊穿的地點，在直流電壓下往往不能擊穿。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發(fā)生擊穿的地點。
參考文獻 《高壓交聯(lián)電纜現(xiàn)場交流耐壓試驗》
問題回答二：
????? 電力電纜作為一種輸電設(shè)備，具有占地少，供電可靠，有利于提高電力系統(tǒng)功率因素，運行、維護工作簡單方便，有利于美化城市，具有保密性等優(yōu)點。在城市配網(wǎng)及城網(wǎng)改造和新興的現(xiàn)代化企業(yè)中的作用正日益突出，由于進行直流耐壓的種類較多，接線方式各異，試驗結(jié)果差別很大，即對同一電纜用不同試驗設(shè)備，不同接線測取泄漏電流，也會得到相差各異的數(shù)值。隨著交聯(lián)電纜的廣泛使用，對油浸紙絕緣電纜和交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜都采用直流耐壓試驗是否合適，如何正確判斷電纜的試驗結(jié)果，能否投入運行，這些都是我們在工作中遇到的實質(zhì)性問題，需要我們正確地判斷并得出正確的結(jié)論，為電纜的安全運行提供可靠的依據(jù)。
一、直流耐壓試驗對發(fā)現(xiàn)紙絕緣電纜缺陷的有效性
????? 直流耐壓試驗用來判斷紙絕緣電纜的好壞已有幾十年的經(jīng)驗，實踐證明效果良好，可獲取其內(nèi)部缺陷的可靠數(shù)據(jù)。首先要從電纜直流耐壓與泄漏電流測量意義上來說，電纜在直流電壓的作用下，電纜絕緣中的電壓按絕緣電阻分布，當電纜絕緣存在著有發(fā)展性局部缺陷時，直流電壓將大部分加在與缺陷串聯(lián)的未損壞的部分上，所以直流耐壓試驗比交流耐壓試驗更容易發(fā)現(xiàn)電纜的局部缺陷。電纜的直流耐壓試驗和直流泄漏電流測量在其意義上是不同的，直流耐壓試驗和直流泄漏電流測量同時進行，是因為在實際工作中，兩者在接線和使用設(shè)備測試等方面是完全相同的。在一般情況下直流耐壓試驗是用來檢查絕緣干枯、氣泡、紙絕緣中的機械損傷和工藝包纏缺陷等有效辦法；泄漏電流的測試是檢查絕緣老化、受潮的有效辦法。
直流耐壓試驗的目的在于檢驗電纜的耐壓強度，它對發(fā)現(xiàn)紙絕緣介質(zhì)中的受潮，機械損傷等局部缺陷比較有效，因為在直流電壓下絕緣介質(zhì)中的電壓按電阻系數(shù)分布，當介質(zhì)有缺陷時，電壓主要被與缺陷部分串聯(lián)的未損介質(zhì)的電阻承受，使缺陷更容易暴露。較有利于發(fā)現(xiàn)介質(zhì)缺陷。電纜紙絕緣在直流電壓下的擊穿強度約為交流電壓下的二倍，以上所以可施加更高的直流電壓對絕緣介質(zhì)進行耐壓強度的考驗。在許多情況下，用搖表測量電纜的絕緣良好，而在直流耐壓試驗中發(fā)生絕緣被擊穿，因此直流耐壓是檢測紙絕緣中、高壓電纜缺陷的有效手段。
二、直流耐壓試驗對交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的局限性
????? 交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜，由于它的電性能優(yōu)良，制造工藝簡單，安裝方便，得到了廣泛的采用。已成為紙絕緣電纜的替代品。高壓試驗的一個通用原則，被試品上所施加的試驗電壓場強應(yīng)模擬高壓電器的運行狀況。而直流耐壓試驗對發(fā)現(xiàn)紙絕緣電纜缺陷十分有效，但對交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜則未必有效，而且還可能產(chǎn)生負作用，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
1、交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜在交、直流電壓下的電場分布不同交聯(lián)聚乙烯絕緣層是采用聚乙烯經(jīng)化學(xué)交聯(lián)而成，屬整體型絕緣結(jié)構(gòu)，其介電常數(shù)為2.1--2.3受溫度變化的影響較小。在交流電壓下，交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣層內(nèi)的電場分布是由介電常數(shù)決定的，即電場強度是按介電常數(shù)反比例分配的，這種分布比較穩(wěn)定。在直流電壓作用下其絕緣層中的電場強度是按絕緣電阻系數(shù)正比例分配的。而絕緣電阻系數(shù)分布是不均勻的，這是因為在交聯(lián)聚乙烯電纜處于交聯(lián)過程中不可避免地溶入一定量的副產(chǎn)品，它們具有相對小的絕緣電阻系數(shù)但在絕緣層徑向分布是不均勻的，所以在直流電壓下交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣層中的電場分布不同于理想的圓柱體絕緣結(jié)構(gòu)，與材料的不均勻性有關(guān)。
2、交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜在直流電壓下會積累單極性電荷，一旦有了由于直流耐壓試驗引起的單極性空間電荷需要很長時間才能將這種電荷釋放，電纜如果在直流殘余電荷未完全釋放之前投入運行，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遠超過其額定電壓，它將加速絕緣老化縮短使用壽命，嚴重的會發(fā)生絕緣擊穿。
3、交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的半導(dǎo)體凸出處和污穢點等處容易產(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，會造成電纜芯線中產(chǎn)生波振蕩，對其他正常的電纜和接頭的絕緣造成危害。交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜一個致命弱點是絕緣內(nèi)容易產(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?，加速了絕緣水劣化，以至于在運行工頻電壓作用下形成擊穿。
4、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，如在電纜附件內(nèi)，絕緣若有機械損傷等缺陷在交流電壓下絕緣最易發(fā)生擊穿的部位，在直流電壓下往往不能發(fā)生擊穿。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發(fā)生擊穿的部位。因此直流耐壓試驗不能模擬高壓交聯(lián)電纜的運行工況，試驗效果差，并且有一定的危害性，所以直流耐壓試驗對檢測交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜缺陷有明顯的不足。
二、為什么要使用超低頻高壓發(fā)生器
超低頻絕緣耐壓試驗實際上是工頻耐壓試驗的一種替代方法。我們知道，在對大型發(fā)電機、電纜等試品進行工頻耐壓試驗時，由于它們的絕緣層呈現(xiàn)較大的電容量，所以需要很大容量的試驗變壓器或諧振變壓器。這樣一些巨大的設(shè)備，不但笨重，造價高，而且使用十分不便。為了解決這一矛盾，電力部門采用了降低試驗頻率，從而降低了試驗電源的容量。從國內(nèi)外多年的理論和實踐證明，用0.1Hz超低頻耐壓試驗替代工頻耐壓試驗，不但能有同樣的等效性，而且設(shè)備的體積大為縮小，重量大為減輕 ，理論上容量約為工頻的五百分之一。試驗程序大大地減化，與工頻試驗相比優(yōu)越性更多。這就是為什么發(fā)達國家普遍采用這一方法的原因。我國電力部已委托武漢高壓研究所起草了《35kV及以下交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜超低頻（0.1Hz）耐壓試驗方法》行業(yè)標準。我國正在推廣這一方法，本儀器是根據(jù)我國這一需要研制而成的。可廣泛用于電纜、大型高壓旋轉(zhuǎn)電機、電力電容器的交流耐壓試驗之中。
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