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1、XLPE电缆线路局部放电量指标的分析 杨荣凯 (武汉高压研究所,武汉430074) 摘 要:结合检测经验,分析了局部放电量的检测和相关标准规定指标的意义,提出了局部放电量与XLPE绝缘 电缆线路其它主要性能相关性的论据,特别指出现有XLPE绝缘电缆线路局部放电量检测指标的规定只是对检测 系统的要求,完全受检测仪器技术的局限,只能保证XLPE电缆的最基本要求。为保证其长期性能(安全运行 30 年 ) , 在现有局部放电量检测指标下应无可分辨的局部放电。 关键词:交联聚乙烯绝缘电缆线路;局部放电指标分析;检测技术局限性 中图分类号: TM247 文献标识码: A 文章编号: 100326520(2
2、005)0220027202 Analysis of PD Level of XLPE Insulation Cable YANG Rongkai (Wuhan High Voltage Research Institute , Wuhan 430074 , China) Abstract : This paper presents a viewpoint that at the present time , according to analysis of the level of partial discharge in the standard on XLPE insulation ca
3、ble systems and experience of partial discharge test , the level of partial discharge in de2 tecting XLPE insulation cable systems , is only a requirement for detector of partial discharge on account of limitation of de2 tecting technique. In fact , there should be no detectable discharge which exce
4、ed the sensitivity of the detector of partial dis2 charge then the XLPE insulation cable systems could have satisfaction long term quality. K ey words : XLPE insulation cable systems; analysis of the level of partial discharge; limitation of detecting technique 0 引 言 目前公认局部放电测试为较好反映电气设备绝 缘长期电气性能的重要指
5、标之一。但实践中,特别 是对于电缆线路局部放电量指标的意义尚存在一些 片面认识。本文根据理论、 技术标准导向及试验经 验分析了局部放电量指标的意义,以期引起交联电 缆线路监测技术研究和运行维护人员的关注。 1 XLPE绝缘电缆线路局部放电量的测量原理 XLPE绝缘电缆本体或附件绝缘中存在一点或 多点缺陷(微孔、 杂质、 半导电电极表面突起或凹陷 等 ) , 使该点局部场强增加,当其超过所处绝缘介质 的耐电强度时会局部放电,所产生的放电脉冲电流 会在电缆线路回路中传播。如果线路中有检测传感 元件可测到这一局部放电量即所谓视在局部放电 量,与放电点的真实放电量相关,但差异很大,线路 很长或复杂时尤
6、其如此。一般用已知的标准放电量 脉冲注入在线路一端,标定局放检测仪的示值尺度 后读取电缆线路中产生的视在局部放电量数值。 2 局放量与电缆线路其它主要性能相关性分析 211 局放量与XLPE绝缘电缆缺陷尺寸的相关性 据日本的研究报道,817/ 10电缆在115U0(运 行相电压)下的局部放电量,微孔尺寸200m时为 014 pC ,400m时为314 pC ,700m时为20 pC。 也就是说,如按原标准115U0下局部放电量为20 pC的出厂试验指标考核,就可能将含700m微孔 的电缆作为合格品出厂。目前最先进的电缆线路局 放检测系统的灵敏度只能达到015 pC级(武高所超 高压电缆实验室
7、) , 况且该指标也只是视在放电量。 可见,现有局放检测指标对检测 10m时,工频击穿电压Ub开始下降, 100m时Ub下降一半以上;另外,半导电层表面的突 起对Ub下降的影响比微孔杂质更大(见图 1) 。 表1 工频击穿场强与杂质尺寸的相关性 Tab. 1 Relation between power frequency breakdown field and impurity size 杂质尺寸/m1020304050 工频击穿场强/ (kVmm- 1)7564585250 为此,新标准对绝缘缺陷的检测更严格16。 虽然IEC标准未要求,但我国参照美国AEIC标准 作为型式试验项目列入了国
8、家标准,而美国等先进 国家的标准还将这些检测项目列作出厂试验项目。 新版AEIC标准及相应的国家标准修订稿提高了对 绝缘缺陷的尺寸要求。如110 kV级电缆由无 76 m的微孔提高为无 50m的微孔,其它指标也都 相应提高,因交联电缆产品(本体及附件)的质量特 图1 典型缺陷与电缆击穿电压的相关性 Fig11 Relativity between some typical faults and breakdown voltage of cables 别其长期性能,本质上是由绝缘缺陷的尺寸决定。 另外,耐压试验指标也更加严格,中低压电缆出厂试 验由原来的215U0改为315U0,型式试验由原来的
9、 3U0,4 h ,改为4U0,4 h。超高压电缆出厂试验中工 频耐压试验用延长时间来提高要求;抽样试验中增 加了雷电冲击试验;型式试验中仍保留了传统的试 验项目;但最重要的是为考核超高压电缆系统长期 性能,专门增加了一个预鉴定试验项目即高场强热 循环试验,其主要内容是:在1年内连续施加117倍 的额定运行电压,同时对电缆线路进行 8 h的加 热和16 h冷却的循环,加热时使导体温度达到运行 温度9095C 2 h ,循环数 180 ,然后整个试验 电缆线路进行雷电冲击耐压试验。最后检查全部试 品有无潮气侵入、 泄漏、 腐蚀等。上述试验全合格才 算通过预鉴定,其后方可投入商业运行。 3 结语与
10、建议 提高XLPE绝缘电缆线路绝缘品质和长期可 靠的运行性能,必须有高品质的电缆原材料和先进 的生产设备及工艺;同时,优良的质量检测设备与技 术也很重要。其中,局放量的检测仍是目前最灵敏 和最具发展前途的技术手段之一。但要正确认识这 一指标的现阶段实际意义和局限性;在现有检测技 术下还不能定量给出局部放电量与击穿场强的相关 性。故还须提高现有的局放检测水平以满足XLPE 绝缘电缆线路的性能监测需要。 参考文献 1 IEC605021 额定电压1 kV(Um= 112 kV)至30 kV (Um= 36 kV)挤包绝 缘电力电缆及附件S119971 2 IEC608401 额定电压36 kV(U
11、m= 36 kV)以上至150 kV (Um= 170 kV) 挤包绝缘电力电缆及附件 试验方法和要求S119991 3 IEC620671 额定电压150 kV (Um= 170 kV)以上至500 kV (Um= 550 kV) 挤包绝缘电力电缆及附件 试验方法和要求S120011 4 GB/ T127061 额定电压1 kV(Um= 112 kV)到35 kV (Um= 4015 kV)挤 包绝缘电力电缆及附件S120021 5 G B/ T110171 额定电压110 kV交联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件S. 20021 6 GB/ Z188901 额定电压220 kV(Um= 252 kV)交联聚乙烯绝缘电力电缆 及其附件S120021(收稿日期 20042052 28) 杨荣凯 1959年生,硕士,高工,从事电力电缆科研、 质量检测和标准化等技 术工作。电话:(027)87445001 82Feb12005High Voltage EngineeringVol. 31 No. 2