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直流耐壓試驗對于交聯聚乙烯電纜的局限性

  交聯聚乙烯電纜（XLPE）以其結構合理、電性能優良、制造工藝簡單等優點，在國內外獲得越來越廣泛的應用，已成為紙絕緣電纜的替代品。但是，近年來的運行和研究證明，交聯電纜的絕緣材料在運行中易產生樹枝性放電，造成絕緣老化、損傷，直至影響使用。近年來國內外的試驗和運行經驗證明：直流耐壓試驗不能有效地發現交聯聚乙烯電纜中的絕緣缺陷， 相當數量的電纜故障是由于經常性的直流耐壓試驗產生

的負面效應引起的。

（1）直流耐壓試驗不能模擬XLPE 電纜的真實運行工況。

（2）交聯聚乙烯絕緣電纜在交流電壓、直流電壓作用下的電場分布有差異， 交聯聚乙烯絕緣層是運用聚乙烯經過化學交聯形成，屬于總體類型的絕緣物質，其介電系數在2.1~2.3，基本不受氣溫變動的影響。在交流電壓狀況下，交聯聚乙烯電纜絕緣層中的電場分布情況取決于介電系數， 也就是電場程度是依照介電系數反比分配的，此種分布較為平穩。在直流電壓情況下聚乙烯絕緣層內的電場程度是依照絕緣電阻常數正比分配的。而絕緣電阻常數分布是不均衡的，此是由于交聯聚乙烯電纜在交聯過程中無法不融進特定數量的副產品， 其帶有比較小的絕緣電阻常數，在絕緣層內分布是不均衡的，因此在直流電壓狀況下交聯聚乙烯電纜絕緣層內的電場分布和理論上的的圓柱體絕緣架構不一樣，和材質的不均衡性相關。

（3）交聯聚乙烯絕緣電纜在直流電壓狀況下會累積單極性質的電荷， 如果有了因為直流耐壓試驗導致的單極類型的電荷，要花費較長時間才可以把此種電荷釋放掉，假如電纜在直流剩余電荷沒有全部釋放完以前加入運行， 直流電壓就會直接加到工頻電壓高峰數值上， 導致電纜絕緣上的電壓數值很大程度上高于其標準電壓，它會增快絕緣衰老，減少使用時長，更有甚者會產生絕緣擊穿。

（4）直流耐壓過程中，有部分電力流入到聚合物介質內，構成空間電荷， 讓這個地方的電場程度減弱，XLPE 電纜的半導體不平整的地方和不潔凈的地方較易形成空間電荷， 進而不容易找到缺陷。另外，假如外部產生灰塵閃絡或者電纜附件出現問題，在已經形成空間電荷的地方，會造成電纜芯線中產生波振蕩。由于振蕩，電壓快速轉變為異極性，這個地方的場強明顯提高，可能導致多點擊穿，對其他正常的絕緣造成危害。

（5）XLPE 電纜最大的缺點是絕緣內較易形成水樹枝，在直流電壓狀況下會快速變為電樹枝，繼而演變成放電，促進了絕緣老化； 而水樹枝在交流電狀況下仍舊可以維持一定的耐壓數值，且可以維持一段時間。

（6）直流耐壓試驗無法高效找到交流電狀況下的一些缺陷，比如在電纜頭附近， 絕緣如果有機械毀壞等缺陷在交流電狀況下較易產生擊穿，但在直流電狀況下通常無法產生擊穿。直流電狀況下絕緣擊穿處往往發生在交流工作條件下絕緣不易發生擊穿的部位。因此直流耐壓試驗無法仿照高壓交聯電纜的工作狀況，試驗無法取得預期效果，而且還有一定程度的危害性，故直流耐壓試驗對于檢驗交聯聚乙烯絕緣電纜缺陷有局限性。

交流耐壓試驗

  既然直流耐壓試驗不能模擬交聯聚乙烯絕緣電纜的運行狀態，達不到我們所期望的試驗效果，因此就應該考慮用交流耐壓試驗來檢測電纜、附件質量和敷設安裝質量。擬采用以下幾種交流試驗方法進行試驗：

0.1Hz 超低頻電壓試驗方法0.1Hz 超低頻耐壓試驗屬交流耐壓型，可以大幅度減小試驗容量，與工頻試驗容量相比容量降低五百倍，事實上因為構造因素， 容量可減小50~100 倍。試驗證明： 電纜試驗品在0.1Hz 耐壓和工頻耐壓狀況下的對應性不強， 效率也不高，不能達到超高壓電纜的試驗要求。

  振蕩電壓脈沖試驗方法

  振蕩電壓脈沖源出于國際大電網21-09/2 工作組的推薦標準，該組在80 年代進行可取代塑料絕緣電纜直流電壓試驗設備的選擇方法調研。依照有或者無極性變化的電路形狀變形， 此種交變電壓形成的電場由于其隨時間而變防止了空間電荷的形成。另外，此種方法的優點在于現場使用較為簡便，能夠生成較高電平。該法和低頻法不一樣，在高壓電纜試驗中較為適用。

  交聯聚乙烯電纜主絕緣交流耐壓試驗的電壓應當是正弦波形，頻率應當是20~300Hz。如果電抗器不變，諧振頻率的平方和電容量是反比例關系，其計算公式是：ω×ω×C＝1/L。換言之，如果電源頻率變動n 倍的時候，試驗用品的電容量變動n的平方倍；選取頻率45~65Hz 段，頻率能夠變動1.44 倍，在電容器數量或者電感量固定時， 試驗品電容量最多能夠變動2.07 倍；選擇使用頻率20~300Hz 段，頻率能夠變動10 多倍，在電抗器數量或者電感量固定時， 試驗樣品電容量最多能夠變動一百倍。試驗電壓依照我國南方電網《電力設備預防性試驗規程》修編標注的要求，試驗時長是1h。或者試驗電壓用電纜U0 值，試驗時長為24h，兩種方式選擇一種即可。說明：對已使用過或者再次安裝，部分或全部重做以后的電纜，可以運用較低的試驗電壓或者減短試驗時長。試驗電壓應當考慮電纜工作時間、環境狀況、之前擊穿記錄和這次試驗目的等要素協商確定。

  傳統的直流耐壓試驗不能有效的發現高壓交聯聚乙烯電纜主絕緣缺陷，因此不宜用于預試。交流耐壓試驗是檢驗交聯聚乙烯電纜絕緣制造質量和安裝質量的有效手段， 可以準確有效的發現缺陷并采取措施消除缺陷， 有利于提高電纜的安全運行，減少電纜在運行中的故障。