直流耐壓試驗(yàn)和泄漏電流測量

直流耐壓試驗(yàn)和泄漏電流測量直流耐壓試驗(yàn)是電纜工程交接試驗(yàn)的最基本試驗(yàn)，也是判斷電纜線路能否投入運(yùn)行的最基本手段。在進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)的同時(shí)，要測量泄漏電流。一、直流耐壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)直流耐壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)見表5－1和表5－2。表5－1塑料絕緣電力電纜直流耐壓試驗(yàn)電壓標(biāo)準(zhǔn)電纜額定電壓U0（kV）0．61．83．668．712182126直流試驗(yàn)電壓（kV）2．47．2152435487284104試驗(yàn)時(shí)間（min）151515151515151515注：U0為電纜導(dǎo)體對(duì)地或?qū)饘倨帘螌娱g的額定電壓。表5－2油浸紙和橡膠絕緣電力電纜直流耐壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)電纜類型額定電壓U0／U（kV）試驗(yàn)電壓（kV）試驗(yàn)時(shí)間（min）油浸紙絕緣電纜0．6／16／68．7／1021／356U6U6U5U10不滴流油浸紙絕緣電纜0．6／16／68．7／1021／356．72937895橡膠絕緣電力電纜615充油電纜661102203302．U2．U2．3U2U15注：U為電纜線路額定線電壓，U0為電纜導(dǎo)體對(duì)地或?qū)饘倨帘螌娱g的額定電壓。二、直流耐壓試驗(yàn)并測量泄漏電流的方法和接線直流耐壓試驗(yàn)時(shí)，電纜導(dǎo)體應(yīng)接負(fù)極性。導(dǎo)體如果接正極性，絕緣中有水分存在時(shí)，將會(huì)因滲透作用使水分移向電纜護(hù)套層（如鉛或鋁護(hù)套等），而不易發(fā)現(xiàn)缺陷。當(dāng)電纜導(dǎo)體接正極性時(shí)，擊穿電壓較接負(fù)極性約高10％，這與絕緣層厚度、溫度及電壓作用時(shí)間都有關(guān)系。普通油浸紙絕緣電纜在直流電壓作用下的平均擊穿強(qiáng)度約為400～600kV／cm。直流耐壓試驗(yàn)時(shí)要測量泄漏電流。測量泄漏電流的原理與絕緣電阻測量的原理相同。泄漏電流測量接線主要有兩種：微安表接在低壓側(cè)；微安表接在高壓側(cè)。兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，可根據(jù)情況選擇。微安表處于低壓測的接線，使用整流管和燈絲變壓器。這種接線的優(yōu)點(diǎn)是試驗(yàn)時(shí)調(diào)整微安表量程方便，可以手動(dòng)調(diào)整不需用絕緣棒。缺點(diǎn)是雜散電流影響較大，低壓電源對(duì)地的寄生電流通過微安表時(shí)會(huì)引起指針抖動(dòng)。微安表處于高壓側(cè)的接線，使用硅整流堆。這種接線的優(yōu)點(diǎn)是不受雜散電流影響，測出的泄漏電流準(zhǔn)確。缺點(diǎn)是微安表對(duì)地要絕緣、屏蔽，在試驗(yàn)過程中調(diào)整微安表量程要使用絕緣棒，操作不便。如果有條件應(yīng)盡量采用微安表在高壓側(cè)的接線方式。三、直流耐壓試驗(yàn)及泄漏電流測量所需設(shè)備進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)及泄漏電流測量所需設(shè)備主要有以下各項(xiàng)。1．高壓試驗(yàn)變壓器選擇高壓試驗(yàn)變壓器的容量不但要考慮到充電電流、吸收電流和泄漏電流，更要考慮到電纜被擊穿時(shí)的瞬間過電流。對(duì)于6～10kV電纜線路，可采用220V／30～35kV、0．5～1kV·A的試驗(yàn)變壓器。對(duì)于35kV的電纜線路，可采用220V／50～75kV、1～3kV·A的試驗(yàn)變壓器。2．調(diào)壓器一般使用0～220V、0．5～1kV·A的通用自耦變壓器。3．硅整流堆直流耐壓試驗(yàn)多用半波整流電路。硅整流堆承受兩倍反峰電壓作用。故在半波整流電路中，硅整流堆的最高使用電壓不得超過其額定反峰電壓值的1／22倍。硅整流堆的通流容量也要考慮被試電纜擊穿時(shí)的瞬時(shí)過電流。硅整流堆串聯(lián)使用時(shí)，最好有均壓措施，也可以考慮使硅整流堆的使用電壓有一定的安全系數(shù)。通常可以使用反向工作峰值電壓為35kV、額定整流電流為100mA的2DL53M型硅整流堆和反向工作峰值電壓為100kV、額定整流電流為100mA的2DL53R型硅整流堆。4．保護(hù)電阻保護(hù)電阻的容量根據(jù)試驗(yàn)設(shè)備的容量決定，電阻值一般采用10Ω／V?？梢允褂盟韫?。試驗(yàn)前應(yīng)檢查其阻值。四、直流耐壓試驗(yàn)的步驟（1）現(xiàn)場準(zhǔn)備。直流耐壓試驗(yàn)屬于高壓工作，要根據(jù)有關(guān)規(guī)定作好安全準(zhǔn)備工作。在試驗(yàn)地點(diǎn)周圍要采取安全措施，防止與試驗(yàn)無關(guān)的人員或動(dòng)物靠近。（2）計(jì)算并折算出低壓側(cè)的試驗(yàn)電壓。直流耐壓試驗(yàn)時(shí)，在低壓側(cè)用自耦變壓器加電壓，要先計(jì)算出自耦變壓器應(yīng)輸出的電壓值。例如對(duì)于U0為8．7kV的塑料絕緣電纜進(jìn)行35kV直流耐壓試驗(yàn)，假定試驗(yàn)變壓器的變比為220V／30kV，由于試驗(yàn)變壓器電源為正弦波，需將高壓側(cè)電壓的有效值乘以2，變?yōu)橹绷鞲邏褐?，因此低壓?cè)自耦變壓器輸出電壓應(yīng)為35000／（30000×2／220）＝181．5V。再計(jì)算出分五個(gè)階段的加壓值，作好記錄，準(zhǔn)備試驗(yàn)。（3）根據(jù)所確定的接線方式接線，并檢查接線是否正確。接地線要可靠；自耦變壓器輸出置于零位；微安表置于最大量程位置。如果采用微安表在低壓側(cè)的接線，先將微安表短路隔離開關(guān)閉合（每次讀數(shù)時(shí)拉開，讀完數(shù)閉合）。（4）合上電源總開關(guān)及燈絲電源開關(guān)使真空管燈絲加熱（用真空整流管時(shí)），然后合上自耦變壓器電源開關(guān)。（5）先空載升壓到試驗(yàn)電壓值，記錄試驗(yàn)設(shè)備及接線的泄漏電流值，同時(shí)檢查各部有無異?，F(xiàn)象。一切都正常無誤后，降回電壓，用絕緣棒放電后，準(zhǔn)備正式試驗(yàn)。（6）正式試驗(yàn)時(shí)，按所計(jì)算的五個(gè)階段電壓值緩慢加壓，升壓速度控制在1～2kV／s。在各個(gè)階段停留1min，再繼續(xù)升壓。記錄各電壓階段及達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)電壓值時(shí)及以后15s、60s、3min、5min、10min、15min（試驗(yàn)時(shí)間為15min時(shí)）各時(shí)刻的泄漏電流值。從正式試驗(yàn)時(shí)測得的泄漏電流值減去空載升壓時(shí)的泄漏電流值，即可得到被試電纜實(shí)際泄漏電流值。也同時(shí)得出吸收比值。（7）在每個(gè)階段讀取泄漏電流值時(shí)，應(yīng)在電流值平穩(wěn)后讀取。升壓過程中如果發(fā)現(xiàn)微安表指示過大。要查明原因并處理后再繼續(xù)試驗(yàn)。（8）每次試驗(yàn)后，先將自耦變壓器調(diào)回到零位，切斷自耦變壓器電源開關(guān)，再切斷燈絲開關(guān)（用真空整流管時(shí)）及總電源開關(guān)。檢查電源確實(shí)切斷后，用絕緣棒經(jīng)過電阻放電。（9）下次試驗(yàn)前，要先檢查放電接地棒是否已從高壓線路上拿開。五、高壓電纜直流耐壓試驗(yàn)的接線方式對(duì)于35kV及以上電壓等級(jí)的電纜進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)時(shí)，采用倍壓整流的方法可以得到所要求的試驗(yàn)電壓。倍壓整流適用于電壓高、電流小的場合，更適合于電纜的耐壓試驗(yàn)。圖5－5為二倍壓整流電路的原理圖。其原理是這樣的：如果整流電路的負(fù)載RL較大，則在e2正半周的時(shí)候元件D1導(dǎo)通，能將電容C1上的電壓UC1充電到e2的峰值2E2，并基本保持不變，如圖5－6（a）所示。在第二個(gè)半周期時(shí)（負(fù)半周），C1上的電壓UC1與電源電壓e2串聯(lián)相加，經(jīng)過D2對(duì)C1充電，充電的電壓為e2＋UC1，因此C2充到的最大電壓接近于E2M＋E2M＝2E2M，如圖5－6（b）所示。第三個(gè)半周時(shí)又如圖5－6（a）那樣對(duì)電容C1充電，第四個(gè)半周則又如圖5－6（b）那樣對(duì)電容C2充電到E2M，這樣經(jīng)過幾個(gè)周期以后，C2上的電壓基本上等于2E2M，即22E2了。22E2為變壓器次級(jí)電壓峰值的二倍，故稱為二倍壓整流電路。電路中每個(gè)整流元件所承受的電壓為22E2，使用時(shí)應(yīng)對(duì)電壓予以控制。圖5－7為根據(jù)二倍壓整流電路原理配置的適用于35kV電纜直流耐壓試驗(yàn)用的二倍壓試驗(yàn)接線原理圖。圖5－7二倍壓試驗(yàn)接線原理圖中C相當(dāng)于C1，電纜的電容相當(dāng)于C2，C的電壓等級(jí)與被試電纜的試驗(yàn)電壓有關(guān)，C的電容量與被試電纜的電容和泄漏電流有關(guān)，可以根據(jù)電壓及電容量選用儲(chǔ)能型高壓電容器（如MY型儲(chǔ)能電容器，額定電壓可達(dá)500kV）。硅整流堆D1和D2的反向工作電壓峰值要大于電纜的試驗(yàn)電壓值，保護(hù)電阻R1和R2要根據(jù)試驗(yàn)設(shè)備容量選擇，可以按每伏10Ω選用水電阻。高壓試驗(yàn)變壓器的電壓不要小于電纜試驗(yàn)電壓的1／22。當(dāng)二倍壓電路達(dá)不到試驗(yàn)電壓值時(shí)，可以采用三倍壓或多倍壓電路。圖5－8為三倍壓試驗(yàn)接線原理圖，適用于110kV電壓等級(jí)的電纜直流耐壓試驗(yàn)。產(chǎn)生高壓直流的方法很多，圖5－9所示為串級(jí)直流輸出電路。該電路可以產(chǎn)生較高的直流電壓。串級(jí)直流輸出電路的工作原理是這樣的：①變壓器及隊(duì)部分構(gòu)成單相半波整流回路。②當(dāng)整流元件D1導(dǎo)通時(shí)，電容器C1充電至－Umax，F(xiàn)點(diǎn)的對(duì)地電位在零到－2Umax之間變化，電容器C2通過整流元件D2充電至－2Umax，這樣B點(diǎn)獲得一個(gè)穩(wěn)定的－2Umax的電位。③通過整流元件D3加到C3的電壓則在－2Umax和零之間變化，所以C3被充電到－2Umax，這樣G點(diǎn)電位在－2Umax和－4Umax之間變化。④電容器C4通過整流元件D4被充電到－4Umax，因而C點(diǎn)對(duì)地電位可達(dá)到－4Umax。⑤整個(gè)回路是一串級(jí)裝置，B、C、D、E各點(diǎn)電位依次降低到－2Umax、－4Umax、－6Umax、－8Umax。采用這種多級(jí)串級(jí)電路可以獲得很高的電位，電路中每個(gè)電容器和每個(gè)整流元件只承受兩倍變壓器輸出的電壓，而與串級(jí)電路輸出電壓無關(guān)。串級(jí)直流電路在帶負(fù)載時(shí)，因整流元件的關(guān)系，輸出電壓有所降低。輸出電壓有隨電源頻率的波動(dòng)現(xiàn)象，這種波動(dòng)主要產(chǎn)生于最下面的電容器上，故在使用中應(yīng)增大下面各級(jí)的電容。整流元件和電容器的選擇原則與前面二倍壓整流電路相同。六、直流耐壓試驗(yàn)注意事項(xiàng)（1）整流電路不同，硅整流堆所受反向工作電壓不盡相同。采用半波整流電路時(shí)，使用的反向工作電壓不要超過硅整流堆的反向峰值電壓的一半。（2）硅整流堆串聯(lián)運(yùn)用時(shí)應(yīng)采取均壓措施。如果沒有采取均壓措施，則應(yīng)降低硅整流堆的使用電壓。（3）試驗(yàn)時(shí)升壓可分5個(gè)階段均勻升壓。升壓速度一般保持1～2kV／s，每個(gè)階段停留1min，并讀取泄漏電流值。（4）所有試驗(yàn)用器具及接線應(yīng)放置穩(wěn)固，并保證有足夠的絕緣安全距離。（5）電纜直流耐壓試驗(yàn)后應(yīng)進(jìn)行放電。通常先讓電纜通過自身絕緣電阻放電，然后通過100kΩ左右的電阻放