1 概述
广东省珠海发电厂一期有两台700 MW的大型进口燃煤机组,采用220kV输电线路。该厂内的220kV电缆均采用交联聚乙烯电缆。按照广东省电力试验研究所发出的粤电试[1999]07号文的要求,应对新安装的220kV XLPE电缆采用交流耐压试验作为其交接试验,并按照IEC840的要求,交流耐压:电缆芯线对屏蔽层加线电压耐受5分钟,即采用220kV,5 min作为该电缆的交接试验。日本三菱总承包商委托广东省电力试验研究所进行这项试验。因对该电缆及所连接的GIS部分同时加压,在电缆厂家的同意下,采用的耐压程度是:174kV5 min,260kV3min,316kV1min。整个试验过程中,电缆均未发现异常,但是试验后被测量电缆的绝缘电阻值较试验前有大幅度降低。为分析原因,证实电缆的绝缘良好,先后又对该电缆进行了两次耐压水平为220kV,5min的交流耐压试验。现将笔者参与这几次试验及采集的试验数据加以归纳,希望能为尚未成熟的XLPE电缆交流耐压试验提供一份素材供同仁们参考,共同为完善对XLPE电缆的交流耐压试验而努力。
2 试验经过及试验标准、方法和数据
2.1 1号主变220kV XLPE电缆参数及铭牌
型号:1×3000mm2 CAZV
生产厂家:日本藤仓公司
最小绝缘电阻:2500 MΩ-km
最大电容:0.24uF/km电缆总长:123m
那么该电缆的最小绝缘电阻:2500÷0.123=20.3GΩ
最大电容:0.24×0.123=0.030uF
电缆的外部接线图如图1所示:
2.2 试验标准
参照IEC840标准及三菱和电缆厂家藤仓电气公司的试验方案并经省局同意,试验按表1所述的标准进行:
交流电压加于芯线与屏蔽层、地之间,耐压前后进行绝缘电阻测量。
2.3 试验接线
试验接线如图2所示:
交流电压使用调频串联谐振方法获取,f=61-62Hz。
2.4 交流耐压前后绝缘电阻测量结果(此期间天气晴好)
测量结果如表2所述
3 分析与结论
首先,在3次交流耐压试验中均未观察到击穿和闪烙现象,可以认为1号主变电缆主绝缘应是合格的。其次,从耐压前后绝缘电阻测量值看,发现有以下明显的规律:a交流耐压前后绝缘变化太大;b交流耐压值越高,耐压后绝缘电阻值下降越厉害,恢复到耐压前相似水平时间越长;c绝缘电阻下降到最低值时,几乎没有吸收比,像纯粹的电导或离子电流现象。
就以上现象,日方生产厂家提供了该电缆的出厂试验报告,各项试验结果合格,其中电缆主绝缘耐受水平是320kV,30min。在他们的分析报告中,强调造成上述现象的原因有两个:耐压后对电缆芯的放电时间不够,使得耐压后的残余电压影响了绝缘电阻的测量值;电缆终端的瓷瓶表面泄漏电流的影响。
首先,我们对耐压后的放电时间的问题进行分析:
3.1 当时缆芯末直接接地放电即自然放电时,电缆在残压下的等值电路图如图3所示:
在交流耐压后,残余在电缆芯的残余电压与其放电电流的计算公式为:
V′=V×exp[-t/CR] Q0=CV
i=[Q0/CR]exp[-t/CR]=V/Rexp[-t/CR]
V′:t秒后的残余电压。
i:t秒后的残余电压下的放电电流。、
以第一次316kV交流耐压为例计算,结果列于表3