电力电缆知识及安装技术交流

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,电力电缆知识及安装技术交流,1,内 容 目录,宁波康兴电缆有限公司,电力电缆线路概述,电力电缆本体,电力电缆附件,电力电缆性能监测与试验技术,2,电力电缆线路概述,宁波康兴电缆有限公司,1.,电力电缆线路概述,3,电力电缆线路概述,宁波康兴电缆有限公司,电力电缆线路由电缆本体和附件及其他安装器材组成。,电缆之间的接续由中间接头完成。,电缆与其他电器设备的连接由终端头或可分离终端完成。,电缆线路输电特点：高压输电导线通过固体绝缘体隔离后被封闭在接地的金属屏蔽内部。,（架空输电线路：高压输电导线通过空气绝缘体隔离，大地为地电极。）,4,电力电缆本体,宁波康兴电缆有限公司,2.,电力电缆本体,5,电力电缆本体,宁波康兴电缆有限公司,2.1,基本结构及各组成部分的作用和特点,图,1,电力电缆的结构,6,电力电缆本体,宁波康兴电缆有限公司,2.1.1,导体,导体是提供负荷电流的通路。其主要技术指标和要求：,1,）导体截面和直流电阻：由于电流通过导体时因导体存在电阻而会产生热，因此，要根据输送电流量选择合适的导体截面，其直流电阻应符合规定值，以满足电缆运行时的热稳定要求。,2,）导体结构：导体也是电缆工作时的高压电极，而且其表面电场强度最大，如果局部有毛刺则该处的电场强度会更大。因此，设计和生产中以及使用部门在制作接头的导体连接时，要解决的主要技术问题之一就是力图使导体表面尽量做到光滑圆整无毛刺，以改善导体表面电场分布。,2.1.2,金属屏蔽,金属屏蔽的作用：,1,）形成工作电场的低压电极，当局部有毛刺时也会形成电场强度很大的情况，因此，也要力图使导体表面尽量做到光滑圆整无毛刺。,2,）提供电容电流及故障电流的通路，因此也有一定的截面要求。,7,电力电缆本体,宁波康兴电缆有限公司,2.1.3,半导电屏蔽层,半导电屏蔽层是中高压电缆采用的一项改善金属电极表面电场分布，同时提高绝缘表面耐电强度的重要技术措施。,1,）首先代替导体形成了光滑园整的表面，大大改善了表面电场分布，,2,）同时，能与绝缘紧密接触，克服了绝缘与金属无法紧密接触而产生气隙的弱点，而把气隙屏蔽在工作场强之外。在附件制作中也普遍采用这一技术。,2.1.4,绝缘,绝缘是将高压电极与地电极可靠隔离的关键结构。,1,）承受工作电压及各种过电压长期作用，因此其耐电强度及长期稳定性能 是保证整个电缆完成输电任务的最重要部分。,2,）能耐受发热导体的热作用而保持应有的耐电强度。电缆技术的进步主要由绝缘技术的进步所决定。从生产到运行，绝大部分试验测量项目都是针对监测绝缘的各种性能为目的的。,8,电力电缆本体,宁波康兴电缆有限公司,2.1.5,护层,护层是保护绝缘和整个电缆正常可靠工作的重要保证。,针对各种环境使用条件设计有相应的护层结构。主要是机械保护（纵向、径向的外力作用），防水、防火、防腐蚀、防生物等。可以根据需要进行各种组合。,2.2,电缆的技术性能指标及评价,符号说明：,R0,：,20,时导体直流电阻，,20,：导体直流电阻温度系数，,c,：导体工作温度，,Ys,、,Yp,：集肤效应系数和临近效应系数，,：绝缘相对介电常数，,：绝缘体积电阻率，,R,、,rc,：绝缘层内外半径，,S,：两根电缆的间距，,GMR,：导体的几何平均半径，,o,周围媒质温度，,W,i,：绝缘介质损耗，,T1,、,T2,：有关部分的综合热阻。,E,：长期工频击穿强度，,C,、,n,：,与材料性能有关的常数，,t,：时间（寿命）。,1,）通流性能：,电缆的导体电阻,9,电力电缆本体,宁波康兴电缆有限公司,直流电阻：,R,R0,1+20,（,c,20,）,m,（交流）有效电阻：,R,R,1+,Ys,+,Yp, ,m,线芯损耗：,c,I,2,R, W,m,恒定负载载流量：,（,c,o,）,W,i,T1,）,R,T2,1/2,，,A,电缆的电容：,C,18 ln(R/rc)10,-6,，,F/km,电缆的电感：,L1,210,-4,ln(S/GMR),，,H/km,2,）绝缘性能,绝缘电阻：,R,x,（,2,）, ln(R/rc),，,/m,工作电场强度：,E,U,r ln(R/rc),，,MV/m,耐电强度与时间关系（寿命曲线）：,E,E,+,Ct,1/n,或：,E,1,n,t,1,E,2,n,t,2,CON,10,电力电缆本体,宁波康兴电缆有限公司,3,）防护性能,机械强度,防水密封性能：径向阻水、纵向阻水；,防火阻燃性能：,阻燃性能：非金属材料总体积：,A,类,7L,、燃烧,40min,，,B,类,3.5L,、燃烧,40min,，,C,类,1.5L,、燃烧,20min,；,耐火性能：火焰温度,A,类：,950,1000,，,90min,；,B,类：,750,800,，,90min,4,）护层接地方式,(,感应电压及计算,),感应电压应控制在,50V,（有防护时为,100V,）。,11,电力电缆本体,宁波康兴电缆有限公司,正常运行时感应电压计算,(,三相等边,),U,S,2j ln(2s/D,s,)10,-7,，,V/m,短路运行时感应电压计算,护层接地方式,（,1,）金属护套一点接地（一端或中点）：无环流，感应电压与电缆长度成正比，短电缆线路常用。,（,2,）金属护套两端接地：有环流，感应电压为零，但影响载流量，轻负荷电缆线路常用。,（,3,）金属护套交叉换位连接：两端接地，中间用绝缘接头将护层交叉换位连接，无环流，感应电压与电缆长度成正比，但可以限制在允许的范围内，长电缆线路常用。,（,4,）敷设“三七开”回流线：对于金属护套一点接地的较长电缆线路，沿线路敷设一条或多条两端接地良好的金属导线，即“回流线”，可以抵消部分感应电压。回流线 “三七开” 敷设，即,1.7s,0.3s,0.7s,敷设时效果最好。,2.3,电缆行业标准概述,12,电力电缆本体,宁波康兴电缆有限公司,电力行业电缆标委会,CSBTS,全国电线电缆标准化技术委员会,IEC,国际电工委员会,CIGRE,国际大电网会议,我国标准化工作的基本原则是：,采用,IEC,标准，,一致性程度分三种：,等同采用（,idt,）：结构、内容完全一致，即翻译版,等效采用（,eqv,）：结构允许改变、内容实质上一致,修改采用（,）：结构允许改变、内容基本上一致，允许一定程度的修改,电缆名称和型号规格表示方法,（ ）,绝缘,导体,护层（内护套、金属层、外护套）,额定电压,芯数,*,导体截面 （标准代号）,其中：,13,电力电缆本体,宁波康兴电缆有限公司,1,、绝缘层交联聚乙烯绝缘,- YJ,2,、铜导体,-T(,省略,),；铝导体,-L,3,、护层,1,）没有金属层时，直接以外护套作为护层，,PVC-V,，,PE-Y,；,2,）有金属层时，金属层一般分为金属带铠装和金属丝铠装,其中：,金属层下的内护套：,PVC-V,，,PE-Y,；,金属层：,带铠装，导磁性双钢带（一般为镀锌钢带，用于三芯电缆）,-2,，,非导磁性材料（一般为特定的不锈钢带、铝或铝合金带，用于单芯电缆）,-6,丝铠装，导磁性单层螺旋钢丝（一般为镀锌低碳钢丝，用于三芯电缆），细钢丝,-3,粗钢丝,-4,，,14,电力电缆本体,宁波康兴电缆有限公司,非导磁性材料（一般为特定的不锈钢丝、铝或铝合金丝，用于单芯电缆）,-7,有金属层时的外护套：,PVC-2,，,PE-3,电缆的名称及型号反映了电缆的,主要结构要素导体、绝缘,和,护层,的型式。规格主要表示额定电压和导体芯数与截面。由此来表示该种电缆的特点及适用场合。,例如，,YJV228.7/10 3240,表示为额定电压,8.7/10kV,，导体截面为,240mm,2,的三芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯钢带铠装电力电缆。,YJLV26/35 1300,表示为额定电压,26/35kV,，导体截面为,300mm,2,的单芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铝芯非铠装电力电缆。,电力电缆电压系列介绍,国际电工委员会（,IEC,）的表示方法为,U,0,/U,，,U,0,为电缆的设计电压，一般相当于电缆所处的电力系统的相电压，但有时不完全一致。,U,为电缆可用于系统的额定线电压。,IEC,推荐,U,0,/U,序列为：,a),中低压,：,IEC60502,（,U=1,30,（,Um=36,），,15,电力电缆本体,宁波康兴电缆有限公司,对应的国标,GB12706 (U=1,35,（,Um=40.5,）：,0.6/1,；,1.8/3,；,(3.6/3),、,3.6/6,；,(6/6),、,6/10,；,(8.7/10),、,8.7/15,；,12/15,；,12/20,；,18/30,；,(21/35),；,（,26/35),；,b),高压,：,IEC60840,（,U=45,150,（,Um=170,），对应的国标,GB11017,：,(26/35),、,26/45,47,；,36/60,69,；,64/110,115,；,76/132,138,；,87/150,161,；,c),超高压,：,IEC62067,（,U=220,500,（,Um=550,），对应的国标,GB/Z XXXXX,：,127/220,230,；,160/275,287,；,190/330,345,；,220/380,400,；,290/500,。,上述序列中，括号内电压为中国系统采用。,接地方式对电缆的影响,（电缆的,ABC,分类及中国电网概况）,IEC,标准将电力系统划分为三类：,A,类：该系统任一相导体与地或接地导体接触，能在,1min,内与系统分离；,B,类：该系统仅包括单相导体与地或接地导体接触，接地故障时间不超过,8h,，每年总累积时间不,16,电力电缆本体,宁波康兴电缆有限公司,超过,125h,；,C,类：该系统为所有不属于,A,类及,B,类的系统。,预期会经常处于接地故障运行的系统，选用,C,类为宜。,U,0,相同的电缆实际上是同一种电缆，只是用于不同的电压系统中，例如,8.7/10,和与,8.7/15,，是同一种电缆，根据实际需要而分别用于,10kV,系统和,15kV,系统。而,6/10,与,8.7/10,则是两种不同的电缆，其绝缘厚度是不同的，对于交联电缆，前者为,3.4mm,，后者为,4.5mm,，可根据电力系统中性点接地方式进行选用。,中性点有效接地系统一般选用,U,0,相当于系统相电压的电缆，如,10kV,系统选用,6/10,的电缆，,35kV,系统选用,21/35,的电缆。而中性点非有效接地系统，一般选用,U,0,比系统相电压高一档的电缆。如,10kV,系统，选,U,0,为,8.7,的电缆，,35kV,系统选用,26/35,的电缆。其原因是，中性点非有效接地系统在单相接地故障时，三相之间电压关系不变，允许电缆继续运行一定时间，但这时电缆非故障相电压会升高至线电压。所以为保证电缆长期可靠性（寿命）而选择高一档电缆。,因此了解电缆的型号规格对予正确使用电缆、正确选用电缆附件是非常重要的。除了电压等级,17,电力电缆本体,宁波康兴电缆有限公司,外，导体截面与护层结构的选择也是需要认真考虑的。,2.4,常用电力电缆类型,见电力电缆主要有三大类型,(*,电力电缆的发展演变过程及制造工艺特点,),：,油纸绝缘型,塑料绝缘型,橡皮绝缘型,我们本次交流仅限于塑料绝缘型中的交联聚乙烯型,交联电缆的性能特点,电缆绝缘是将高压电极与地电极可靠隔离的关键结构，承受工作电压及各种过电压长期作用，因此具有长期稳定性能的绝缘是保证整个电缆完成输电任务的最重要部分。电缆技术的进步主要由绝缘技术的进步所决定。从生产到运行，绝大部分试验测量项目都是针对监测各种绝缘性能为目的的。,作为近年来广泛使用的交联电缆的绝缘，是由单一介质交联聚乙烯（,XLPE,）构成，它的主要优点是：,18,电力电缆本体,宁波康兴电缆有限公司,优良的电气性能：耐电强度高,(,长期,工频击穿强度,20,30MV/m,，冲击击穿强度,40,65MV/m),，损耗小,(,工频时,tg=0.0002,0.001),，介电常数小（,2.3,2.5,）；（注：空气的工频击穿强度为,1.7,2.1MV/m,，也是局部放电起始场强）,耐热性能好（连续工作温度,90,），因而载流量较大；,不受落差限制。,因而，对于中高、超高压长距离输电非常有利。,但它也有明显的缺点,：,耐局部放电性能差，受杂质和气隙及水份的影响很大，在这些缺陷处易产生局部电场集中，发生局部放电，造成不可恢复的永久性损坏。,热膨胀系数大，热机械力效应严重。,所以，交联电缆的生产特别强调纯净，尤其是高压超高压电缆的质量更是由材料的纯净度决定的。对于交联电缆附件，除了结构设计正确合理外，最重要的问题也是清洁问题，尤其是附件所涉及绝缘界面往往是电场易畸变的地方，一但有杂质、气隙等，其绝缘性能会显著下降。,19,电力电缆附件,宁波康兴电缆有限公司,3.,电力电缆附件,20,电力电缆附件,宁波康兴电缆有限公司,3,电缆附件的结构原理及要点介绍,3.1,概述,电缆附件是电缆线路必不可少的组成部分，没有附件则电缆是无法工作的。完成输电任务的是由电缆及附件组成的电缆线路整体。可以说电缆附件是电缆功能的一种延续。对于电缆本体的各项要求，如导体截面及表面特性、半导电层、金属屏蔽层、绝缘层及护层等各部分的要求也适用于对电缆附件，尤其是中间接头，即中间接头的各个部分应对应于电缆所有的各个部分。终端也基本一样，只是外绝缘有所特殊。,除此之外，附件还有比电缆本体更多的要求，因为它的结构更复杂，弱点也更多。技术上难度也更大。主要有：,导体连接技术,电场（应力）局部集中问题的处理技术,界面耐电强度提高技术,密封技术,21,电力电缆附件,宁波康兴电缆有限公司,3.2,电缆接头及终端结构原理介绍,电缆接头及终端的电场分布特点,图,2,电缆终端电场分布图,22,电力电缆附件,宁波康兴电缆有限公司,电缆接头及终端的电场理论分析,E,x=0,=,U,(,v,R,eq,M,K,),1/2,cth(,v,R,eq,M,K,),1/2,l,= Ucth(,l,),，,其中，,=(,v,R,eq,M,K,),1/2,式中：,v,：绝缘层介电常数，,M,：周围媒质介电常数，,R,eq,：等效半径,= r,i,ln(r,i,/r,c,),，,r,i,：,绝缘层半径, r,c,：,导体半径，,K,：与周围媒质性质有关的系数。,当,(,v,R,eq,M,K,),1/2,l,1.5,时, cth(,v,R,eq,M,K,),1/2,l,1,E,x=0,U(,v,R,eq,M,K,),1/2,即增加,l,对,E,x=0,值几乎没有影响。为了降低,E,x=0,值，只有：,1,） 增加周围媒质介电常数,M,（表面电容）和或周围媒质性质有关系数,K,2,） 等效半径,R,eq,23,电力电缆附件,宁波康兴电缆有限公司,3.3,电力电缆附件技术基本要点：,电力电缆附件的所有技术问题可以说主要是从两个方面来考虑和解决：,1,）从电场分布及其改善措施来考虑（即结构设计）。改善电场分布的主要技术就是解决附件上出现的应力集中问题的处理技术。主要方法有：,几何结构法，增加等效半径，即应力锥结构；,电气参数法，增加周围媒质介电常数和和表面电容，即应力管结构；,几何结构与电气参数结合法。,2,）,从提高绝缘耐电强度来考虑（即材料选用和改善）。主要技术有：,消除可能出现气隙和杂质的部位，特别是两种绝缘材料界面处杂质和气隙，用耐电强度高的材料代替耐电强度低的材料，如用硅脂填充气隙。,增加两种绝缘材料界面的压力以提高耐电强度。,用半导电屏蔽把气隙屏蔽到工作场强之外，同时也改善了表面电场的分布。,24,电力电缆附件,宁波康兴电缆有限公司,3.4,常用电缆附件的原理及注意问题,所用材料一般为以聚乙烯及乙丙橡胶等多种材料组分的共聚物组成。,主要采用,应力管,处理应力集中问题。,主要优点是轻便、安装容易、性能尚好。,价格便宜。,应力管是一种绝缘电阻率适中（,10,7,10,8,m,），介电常数较大（,2530,）的特殊电性参数的热收缩管，利用电气参数强迫电缆绝缘屏蔽断口处的应力疏散成沿应力管较均匀的分布。这一技术只能用于,35kV,及以下电缆附件中。因为电压等级高时应力管将发热而不能可靠工作。,其使用中关键技术问题是：,要保证应力管的电性参数必须达到上述标准规定值方能可靠工作。,另外注意用硅脂填充电缆绝缘半导电层断口出的气隙以排除气体。,交联电缆因内应力处理不良时在运行中会发生较大收缩，因而在安装附件时,注意应力管与绝缘屏蔽搭盖不少于,20mm,，以防收缩时应力管与绝缘屏蔽脱离。,热收缩附件因弹性较小，运行中热胀冷缩时可能使界面产生气隙，因此密封技术很重要，以防止潮气浸入。,1,）热收缩附件,25,电力电缆附件,宁波康兴电缆有限公司,2,）预制式附件,26,电力电缆附件,宁波康兴电缆有限公司,所用材料一般为硅橡胶或乙丙橡胶。,主要采用几何结构法即应力锥来处理应力集中问题。,其主要优点是材料性能优良，安装更简便快捷，不动火。,弹性好，使得界面性能得到较大改善，是近年来中低压以及高压电缆采用的主要形式。,价格较贵。,其使用中关键技术问题是：,附件的尺寸与待安装的电缆的尺寸配合要符合规定的要求。,另外也需采用干硅脂润滑界面易于安装同时填充界面的气隙。,预制附件一般靠自身橡胶弹力可以具有一定密封作用，有时可采用密封胶及弹性夹具增强密封。,27,电力电缆附件,宁波康兴电缆有限公司,3,）冷缩（预制）式附件,所用材料一般冷缩（预制）式附件。,冷缩（预制）式附件一般采用几何结构与电气参数结合法来处理应力集中问题。,与预制式附件一样，材料性能优良、不动火、弹性好，使得界面性能得到较大改善，也是近年来中低压以及高压电缆采用的主要形式；,其最大特点是安装工艺更方便快捷，安装到位后，其工作性能与预制式附件一样。,价格较贵。,其使用中关键技术问题与预制式附件相同,28,电力电缆性能监测与试验技术,宁波康兴电缆有限公司,4.,电力电缆性能监测与试验技术,29,电力电缆性能监测与试验技术,宁波康兴电缆有限公司,4.1,概述（试验类型及目的）,为了对电力电缆的性能质量进行监测，从研究设计及生产，到安装以及投入运行后，都制定了相应的检测项目，根据检测目的可以分成如下几类试验：,电缆出厂前由制造部门完成的试验分为：,a,型式试验，主要是为了确定电缆产品的设计是否满足预期的使用要求。一般是一次性的做过后不再做了，而且多为破坏性的，它是全性能的，包括电气性能，机构物理性能及各种特定要求的性能等。,b.,抽样试验，主要目的是验证生产过程中产品的关键性能是否符合设计要求。一般是定期定量（一般为,10%,）做，也多为破坏性的，,c.,例行试验，也称为出厂试验，主要目的是检验每个产品是否存在偶然因素造成的缺陷。全部产品电缆均必须做，均为非破坏性试验。,电缆出厂后由使用部门完成的试验分为：,d.,交接试验，主要目的是检查电缆及附件敷设安装的质量，是否存在偶然缺陷。在电缆线路安装完成后做，有时在安装过程中也做，也属于非破坏性的试验。,e.,预防性试验，对运行中电缆线路定期进行检测，以监测电缆线路性能是否发生了无法保证可靠运行的变化。以避免突发故障造成各种损失。也属于非破坏性试验。,统称为安装后的试验。,30,电力电缆性能监测与试验技术,宁波康兴电缆有限公司,4.2,塑料电缆的试验项目及标准要求（重点：交联电缆绝缘电缆）,交联电缆最重要的性能参数,从检查交联电缆成品质量角度来看，最重要的性能参数有：,a.,电性能方面：直流电阻；局部放电量；耐电强度；,b.,非电性能方面：结构尺寸检查；微孔杂质检查；交联度（热延伸试验）； 内应力性能（热收缩试验）；护层绝缘电阻。,上述项目对于了解和验收一批电缆的质量很有意义，其中电性能为出厂试验项目，每根电缆都做。非电性能项目为抽样试验或型式试验的部分项目，取成品的短样进行制片测试。,交联电缆产品标准技术要求的新内容及趋势,我国标准化工作的基本原则是采用,IEC,标准。最近各个电压等级的交联电缆的,IEC,标准都已出版了最新版本（,IEC60502-1997,，,IEC 60840-1999,，,IEC 62067-2001,），相应的国家标准也已于,2002,年出版。从其修改的主要内容可以看出，对交联电缆产品的技术要求的新趋势有以下几个方面：,31,电力电缆性能监测与试验技术,宁波康兴电缆有限公司,（,1,）更加注重交联电缆产品,(,电缆本体及其附件,),出厂前的质量水平，而且更加注重的是其长期性能（,30,年以上的安全运行寿命），即所谓的“遗忘工程（,Forget it,）”,目前，对于交联电缆来说，一但投入运行后，不仅监测方法上存在不足，而且出现故障时，大多数为高阻和闪络性故障，故障探测难度也比油纸电缆大得多。因此，使用高质量的电缆产品是确保交联电缆运行可靠性，并达到预期的使用寿命的最根本的途径。国外发达国家对电缆的质量要求，用了非常形象的语言“遗忘工程（,Forget it,）”来表达，意思是说，电缆一但投入运行后，就不用再管它了。当然，不管它的前提是，它能可靠运行并达到预期的使用寿命。要实现这一点，唯一的途径是使用高质量的电缆产品。为此，新的,IEC60502-1997,，,IEC 60840-1999,，,IEC 62067-2001,标准及相应的国家标准修订稿（待出版）已将交联电缆的有关试验指标做了进一步的提高，体现在以下方面：,a),局部放电性能指标更加严格：,中低压电缆：出厂试验中，由原来的,1.5U,0,，局部放电量不大于,20pC,，改为,1.73U,0,，局部放电量不大于,10pC,；型式试验中，由原来的,1.5U,0,，局部放电量不大于,20pC,，改为,1.73U,0,，局部放电量不大于,5pC,；,高压电缆：出厂试验中，仍为,1.5U,0,，局部放电量不大于,10pC,；型式试验中，仍为,1.5U,0,，局部放电量不大于,5pC,；,超高压电缆：出厂试验中，规定为,1.5U,0,，在,10pC,或更低背景噪声的灵敏度下无可分辨的局部放电；型式试验中，规定为,1.5U,0,，在,5pC,或更低背景噪声的灵敏度下无可分辨的局部放电；,一些先进国家如德国、瑞士的局部放电试验指标达到,2U,0,下,5pC,，美国的局部放电试验指标达到,3U,0,下,5pC,，,4U,0,下,10pC,等。,32,电力电缆性能监测与试验技术,宁波康兴电缆有限公司,从理论上说，据日本的研究报道，含微孔尺寸达,400m,的中低压电缆，,1.5U,0,下的局部放电量为,3pC,，,2U,0,下的局部放电量为,4.6pC,。如果按原标准,1.5U,0,下局部放电量为,20pC,的出厂试验指标考核，就可能将含尺寸达,700m,微孔的电缆作为合格品出厂。因此，上述局部放电性能指标的改变及新规定，于其说是对电缆绝缘品质的要求，不如说是对检测系统的要求。这一局部放电量检测指标水平，也只是保证交联电缆的品质的最基本的必要要求。为保证交联电缆的长期性能（,30,年以上的安全运行寿命），在这一局部放电量检测指标水平下，应无可分辨的局部放电。实际上，对于品质好的交联绝缘电缆来说，在,1.5U,0,甚至,2.5U,0,时，在上述灵敏度下均无可分辨的局部放电。通常所给出的试验数据，往往是测试系统的背景噪声水平。当然，品质差的电缆，局部放电量往往很大，一般达到数十,pC,甚至更大。关键问题是如何提高局部放电检测系统的灵敏度，以及如何准确判断所测局部放电信号的性质，即是电缆试品本身的放电，还是检测系统中其他部位的放电。可以说，要制造出满意的交联绝缘电缆产品，除了先进可靠的生产线外（这是最根本的要求），先进可靠的检测设备是最重要的保证。,33,电力电缆性能监测与试验技术,宁波康兴电缆有限公司,b),耐压试验指标也更加严格：,中低压电缆：出厂试验中，由原来的,2.5 U,0,改为,3.5 U,0,。型式试验中，由原来的,3U,0,，,4h,，由原来的,3U,0,，,4h,，改为,4U,0,，,4h,。,超高压电缆：出厂试验中，工频耐压试验采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，仍除保留了传统的试验项目；但最重要的是，为了考核超高压电缆系统长期性能，专门增加了一个定义为预鉴定试验（,Proqualification test,） 的项目，即通常所说的高场强热循环试验，其主要内容是：在,1,年期间，连续施加,1.7,倍额定运行电压，同时对电缆线路进行至少,8h,加热和至少,16h,冷却的循环，加热时使导体温度达到运行温度,90,95,至少,2h,，共至少进行,180,个循环。,1,年的高场强热循环试验结束后，对整个试验电缆线路，或从试验电缆线路上取有效长度不少于,30m,的电缆，进行雷电冲击耐压试验。最后对全部试品进行检查，无潮气侵入，无泄漏，无腐蚀等。上述试验全部通过后，才算预鉴定试验合格，认为才能安全地投入商业运行。,34,电力电缆性能监测与试验技术,宁波康兴电缆有限公司,c),绝缘微孔杂质几半导体屏蔽微孔及突起的检测更加严格：,对绝缘微孔杂质及半导体屏蔽微孔及突起的检测，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家标准，而美国和日本等先进国家的标准还将这些检测项目列作出厂试验项目。新版的,AEIC,标准及相应的国家标准修订稿，对绝缘微孔杂质及半导体屏蔽微孔及突起的尺寸要求又提高了，其中如,110kV,级的电缆，原来要求应无大于,76m,的微孔，提高为无大于,50m,的微孔，其他指标也都相应提高，这里不一一列举。由此可见，绝缘微孔杂质及半导体屏蔽微孔及突起，对于交联电缆绝缘的重要程度。实际上，交联电缆产品,(,电缆本体及其附件,),的质量水平特别是其长期性能，本质上是由绝缘材料及其生产成电缆成品后的绝缘内微孔杂质及半导体屏蔽微孔及突起的尺寸决定的。根据日本的有关试验研究报道，对于,22kV,的交联电缆，当微孔尺寸大于,10m,时，工频击穿电压开始下降，当微孔杂质尺寸大于,100m,时，工频击穿电压下降了一半以上；半导电层表面的突起，对工频击穿电压下降的影响要大得多。,35,电力电缆性能监测与试验技术,宁波康兴电缆有限公司,d),敷设安装后的试验更加强调交流耐压试验,国内外均已达成共识，对于交联电缆线路，敷设安装后的试验，应优先采用交流试验方法，尽量避免采用从油纸绝缘电缆试验方法套用过来的直流耐压试验。,但考,虑,到实际操作性，对于新敷设安装后的,中低压,交联电缆，仍然保留了直流耐压试验，而预防性试验已取消；,对于,高压电缆,，将原来的“直流方,8,法，交流方法”的选择顺序，改为“交流方法，直流方法”的顺序，即强调优先采用交流试验方法；,对于,超高压电缆,，只允许采用交流试验方法，即,20Hz,到,300Hz,的交流电压，根据实际情况在,1.1,1.7 U,0,选择。另外，还增加了一项选择，如果供需双方达成协议，可以采用电缆附件的安装质量保证程序和外护层直流耐压试验代替主绝缘的交流耐压试验，从这个意义上可以看出，电缆及其附件的生产及敷设安装过程的工作质量，是保证获得高品质及长期可靠运行的电缆线路的根本保证。这时的试验，只能起到相对次要作用，对粗大缺陷才能检查出来，而无法了解其较小缺陷，更不能保证和改变电缆线路的长期可靠运行性能。,36,电力电缆性能监测与试验技术,嘉兴市嘉电电力设备成套有限公司,宁波康兴电缆有限公司,（,2,）更加注重交联电缆产品整体（电缆本体及其附件，,Cable system,）质量水平,电缆本体只是电缆线路的一部分，电缆附件是电缆线路必不可少的组成部分，没有附件则电缆是无法工作的。完成输电任务的是由电缆及附件组成的电缆线路整体。由于交联电缆的热机械性能和内应力性能特点，在电缆本体及其附件的部件制造及敷设安装中，特别要注意它们之间的配合，因此新的标准，特别是超高压电缆，强调了电缆线路整体的试验，除了型式试验要求外，新增加的预鉴定试验正是这一要求的具体体现。,4.3,敷设后及运行中电缆线路性能监测主要试验项目,实际上，对于出厂时的例行试验及安装后的交接试验及运行中的预防性试验，其选取原则是一致的，首先是非破坏的，即对良好绝缘不应造成损坏，其次有效性，对存在的缺陷灵敏地检测出，最后必须可行性，操作方便、技术经济合理。目前出厂试验项目主要是导体直流电阻、交流耐压，对交联电缆还有局部放电试验。在工厂完成这些试验是符合上述一条原则的。但对于安装后及运行中的电缆线路来说，上述项目由于各种原因而不能简单照搬。,针对具体电缆的特性，选择合理的试验项目，现将,1997,年实施的新的“电气设备预防性试验规程”有关电缆试验的内容简单介绍：,37,电力电缆性能监测与试验技术,宁波康兴电缆有限公司,塑料电缆的试验项目及标准要求,（直流电阻，绝缘电阻,直流耐压,(,泄露电流,),护层绝缘电阻）,目前交联电缆的使用数量成倍增长，而安装后及运行中的交联电缆线路的试验监测方法仍是国内外未能解决的技术课题。目前国际电工委员会,IEC,推荐的安装后交联电缆线路的试验方法是：对于新安装的电缆线路，,a.,交流耐压试验，,1.73U,0,5min,或,U,0,，,24h,，或,b.,直流耐压试验，,4U,0,（高压电缆为,3U,0,），,15min,，。我国交接试验标准,GB50150-91,也规定直流耐压,4U,0,15min,。,实际上，实际经验和理论分析已表明，直流耐压试验对交联电缆会造成累积损伤效应，这是因为交联聚乙烯绝缘的绝缘电阻非常高，在进行直流耐压时，在杂质或缺陷处易于积累空间电荷而又不易于泄露掉，当电缆试验中发生击穿或在试验完成后放电过程中（未经大电阻放电时），空间电荷瞬间释放，会形成很强的冲击电流，对绝缘造成新的不可恢复性损坏。而且每次试验都会累积损伤，造成电缆过早击穿。而且，交联电缆泄露电流往往小于,1A,，现场测试不容易测准，不如油纸电缆那样有效。因此，,1996,年新颁布的电气设备预防性试验,38,电力电缆性能监测与试验技术,宁波康兴电缆有限公司,规程，原则上已取消了直流耐压试验，只是在新作终端或接头后才作，其目的是为了检验终端或接头的制作质量，相当于交接试验，试验电压也是参照,IEC60502,及,IEC60840,标准的原则，规定为,4.2U,0,或,3U,0,。而且对泄露电流也不考虑不平衡系数。泄露电流仍然作为一种参考指标，不作为是否投入运行的判据。,今后国内外均会以开发交流试验方法为主。目前为了弥补运行中交联电缆缺乏有效有监测方法上的不足，新的,IEC,标准,60502,已将交联电缆的试验标准提高了，以提高电缆产品存今后运行中的可靠性。其中，出厂试验中局部放电指标由原来的,1.5U,0,，,20Pc,，改为,1.73U,0,，,10Pc,；交流耐压试验由原来的,2.5 U,0,改为,3.5 U,0,。可见，对于使用交联电缆来说，选择高质量的产品是至关重要的，否则一但投入运行后，不仅监测方法上存在不足，而且出现故障时，大多数为高阻和闪络性故障，故障探测难度也比油纸电缆大得多。,目前，为了满足现场大量交联电缆运行性能监测的需要，新的预防性试验规程中增加一些新的项目。其出发点是考虑到当前交联电缆损坏多数为外力破坏，绝缘老化问题还为时过早，如果能监测电缆的护套及屏蔽层无故障损坏，则应该认为电缆的主绝缘也未受到破坏。因此新的项目都是检测主绝缘以外部分的性能的。,39,电力电缆性能监测与试验技术,宁波康兴电缆有限公司,新增加的主要内容有：,a),测量外护套及内衬层气的绝缘电阻，测量值如果低于,0.5M/km,，则可能有破坏进水的可能；,b),这时再测量铜屏蔽与铠装钢带间是否出现的电极电位来判断电缆是否已进了水。因为地下水是一种电解质铜与镀锌钢带在有水的情况下会形成原电池，产生约,IV,的电极电位。或者也可用万用表轮换测量铠装对地或铠装对铜屏蔽层的绝缘电阻，因为如果有原电池的存在，则会使正反两次测得的绝缘电阻值有较大差别，也能说明电缆是否破损进水。外护套破坏不一定要立即修理，但内初层破损进水后，水分直接与电缆芯接触并可能会腐蚀铜屏蔽层，一般应尽快检修。,c),另外，新规程还规定，为了完成上述这些新检测项目，同时也为今后开展各种在线检测取信号的方便，新的交联电缆附件安装制作时，应将电缆的铜屏蔽和铠装的接地分别引出，在接地点再固定在一起而且应能分别打开，以满足所要求的各项检测的需要。,d),另外一项是测量导体和铜屏蔽层的直流电阻，并监测两者之比值。若发现比值变大或变小，可分别说明铜屏蔽层可能因进潮而受到腐蚀，或主导体接头有接触不良的问题。,40,电力电缆性能监测与试验技术,宁波康兴电缆有限公司,4.4,当前国内外开展的交联电缆线路性能新试验技术简介,(,停电检测，在线测检,),归纳起来，目前国内外开展的新的交联电缆线路绝缘性能试验技术主要有两个发展方向，一是较传统的停电检测方法，这些方法对交接试验更为可行，对运行中的电缆也可进行检测。主要有：,交流,(,或工频,),谐振试验（,IEC,标准推荐,20,300Hz,）；,超低频（,0.1Hz,）耐压试验（有正弦波及余弦方波等方法）；,振荡波冲击电压试验。,从非破坏性、有效性及可行性方面来分析，只要选择合适的耐压电压值，都可以做到对良好的绝缘不造成损坏。关键是在选择的电压值下，是否能有效地检出电缆的缺陷部分，如果耐压通过，等效的工频耐受电压或寿命是多少等问题，最后是试验设备是否可行经济。,首先，可以认为，由于工频谐振耐压试验是直接检测电缆线路实际所承受同类型的工作电压的性能，其等效性是不言而喻的。能否对电缆缺陷检出，实际上与缺陷在工频下发展特性有关，能耐受较高工频电压的缺陷，在较低电压下应能按寿命曲线预测其大概的残余寿命。如果能加上检测一些定量参数，如局部放电、介损等，该方法就是较好的方法，其不足是设备容量仍然较大，笨重，但如果能造成出组合型便于搬运的形式，仍是一种较好的选择。,41,电力电缆性能监测与试验技术,宁波康兴电缆有限公司,其次，据报道，超低频（,0.1Hz,）耐压法，特别是加上可以同时测量相应的介损参数后，使该方法具有一定的吸引力。国外主要是德国采用较多，而且在,VPS,标准,02981/1,已有建议。国内宝钢和广州也有使用经验报道。认为其主要优点是设备容量较小，适当的电压值（如,3U,0,）对电缆是无损的，可对电缆进行老化分析和绝缘状态诊断。当然，,0.1Hz,与,50Hz,仍存在一个等效性问题，当然，这需要积累一定的实测数据后才能得到更好的等效关系。,振荡波冲击电压法，也是国际大电网推荐过的方法之一，在针板试样上试验结果表明其特点是能有效地检测缺陷，和,50Hz,试验结果一致，设备简单便宜，没有电压限制。但也存在着多少次振荡冲击及电压多高才能与,50Hz,耐压等效问题，也需要实测数据积累问题。,总之，非工频交流试验方法，在国内使用的还不多，还需要摸索经验积累数据，而工频交流耐压法（谐振法）已在国内一些地方采用，特别是高压超高压电缆更是采用工频交流耐压。二滩水电站,500kV,聚乙烯电缆验收试验就是由武汉高压研究所进行的工频谐振耐压试验完成。实际上，从,IEC,国际标准的趋势看也是采用交流试验法，至少优先选择交流试验法。,42,电力电缆性能监测与试验技术,宁波康兴电缆有限公司,另外一个发展方向是不停电检测方法，特别是状态监测技术。现阶段国内外已开展一些在线检测方法，特别是状态监测技术。现阶段国内外已开展一些在线检测方法，虽然都还不很成熟，需要积累大量的数据，但这应该是个方向。目前报道较多的是在线直流分量检测，迭加法测绝缘电阻、在线测,tg,，低频迭加法测损耗，在线局部放电检测等。,直流分量法,研究表明，当运行中的电缆绝缘被施加工频电压时，如果绝缘中有水树枝（潮气浸入绝缘层后，在电场作用下，绝缘中形成树状物的现象），在交流的负半周下，树枝放电向绝缘中注入负电荷；而在正半周下，正电荷的注入仅仅中和了一部分负电荷，以致使绝缘中仍保留有负电荷。这样，在长时间交流工作电压的正负半周的反复作用下，水树枝的前端所积聚的负电荷将逐渐向对方漂移，这就有点象整流作用。由于“整流作用”，流过电缆接地线的充电电流（交流）便含水量有微弱的直流成分。检测出这种直流成分即可进行水树劣化诊断。交流击穿电压与直流分量之间存在相关关系。直流分量愈大，交流击穿电压往往愈低。直流分量的在线监测回路包括保护装置、低通滤波装置、微电流测试仪和记录仪。,43,电力电缆性能监测与试验技术,宁波康兴电缆有限公司,直流电压重叠法,利用接地的电压互感器,TV,的一次中性点加进低直流电源（例如,50V,），将此直流电流叠加在电缆绝缘原已施加的交流电压上，然后测量通过电缆绝缘层的微弱的直流电流（,10,-9,A,级）或其绝缘电阻。,日本目前采用的判断标准如表所示,：,测量对象,测量值（,k,）,评,价,处,理,本体绝缘电阻,1000,以上,良好,继续使用,1001000,轻注意,继续使用,100,10,中注意,继续使用，但警戒,准备更换,10,重注意,更换电缆,护层绝缘电阻,1000,良好,继续使用,1000,不良,继续使用，但对不良的部分要修理,44,电力电缆性能监测与试验技术,宁波康兴电缆有限公司,tg,检测法,将电缆上所施加的电压信号由分压器引入测量器，并将充电电流由安装在地线上的电流互感器也引入测量器，在自动平衡电路内检测上述信号的相位差，即可测量出介质损失角正切,tg,以及电容,C,。根据,tg,和,C,进行绝缘劣化判断。这个方法既适用于单芯电缆，也适用于三芯电缆。,日本的判断标准如表所示,:,等,级,标,准,判,断,a,0.2%,良好,b,0.2%0.5%,发生水树枝,c,0.5%,发生水树枝多，进展期耐压显著降低,45,电力电缆性能监测与试验技术,宁波康兴电缆有限公司,局部放电在线检测技术简介,交联电缆绝缘性能中局部放电性能中局部放电性能是最重要的，能最有效地反映绝缘的状态。但其检测技术也是最难的，主要在于被测信号小，因而，相对而言，各种干扰就多。用传统的方法在工厂实验室屏蔽厅内才能有效实现交联电缆的局部检测，而在运行中电缆线路上几乎无法实现。人们主要从两方面开发运行中电缆局放检测技术，一方面是交联电缆从局部信号本身特性考虑，如频谱特性，开发了高频分量法在线检测技术。另一方面从干扰信号处理技术研究。如将采集到的包含各种干扰的放电信号进行数字处理，如采用付氏变换进行频谱分析，近年来还有采用小波理论及分形理论进行数学处理，但均未能到实用阶段。,46,宁波康兴电缆有限公司,谢谢大家！,47,