电缆超低频（VLF）正弦波耐压试验的应用

尹燕民 杜永刚 王德胜

（宣化钢铁集团有限责任公司 河北张家口）

一、概述

随着交联聚乙烯电力电缆在钢铁行业的广泛使用，对其试验方法和试验手段提出了新的要求。过去一直采用和纸电缆一样的试验方法--直流耐压泄漏试验，尽管这种传统的直流试验法用于测试纸绝缘电缆是可靠的，但在寻找交联聚乙烯电力电缆隐患方面却无能为力。这是因为直流电压测试会在聚合材料中导致截流的空间电荷，从而破坏电缆绝缘强度，影响电缆的使用寿命。电缆在成功通过直流电压后，将在恢复通电后的短时间内击穿，以至试验不久，电缆故障频繁发生。为此采用了超低频（VLF）正弦波耐压试验方法，解决了以上问题。

二、超低频（VLF）正弦波耐压试验设备

低频耐压试验设备的原理图如图1，220 V工频电压经过调压器T1供给正弦波调制仪T2（T2可以根据电力电缆的电容值来确定试验电压的频率，如0.1 Hz、0.05 Hz和0.02 Hz），经过正弦波调制仪T2将低频电压供给高压变压器T3，使低频电压升高到试品所需的试验电压峰值。该电压值经过一个能产生单极电压的全波整流器来整流，最后通过一个每隔半个周期就会将整流后的电压极性颠倒一下的极性转换开关将0.1 Hz或0.05 Hz、0.02 Hz的低频正弦波电压传输给电力电缆且试品电缆将提供充足的滤波。超低频正弦波耐压试验设备具有以下优点。

图1 VLF系统原理图

（1）0.1 Hz超低频耐压设备具有电容测试功能，可测量电缆对地电容，估测电缆长度。

（2）0.1 Hz超低频正弦波耐压设备功耗小，是50 Hz耐压设备的1/500。

（3）0.1 Hz-VLF超低频试验设备重量轻，试验电压等级高（可达90 kV）。

（4）接线简单、操作方便和易掌握。

三、试验方法及注意事项

1.试验过程

（1）在对电力电缆进行试验前，用摇表确定电力电缆的绝缘电阻是否合格。

（2）测量被试电缆的电容值。如电容值在0.55 μF之内，正弦波调制仪T2的试验电压频率设为0.1 Hz，电容值在0.55 μF与1.1 μF之间T2的试验电压频率设为0.05 Hz，电容值在1.1 μF与2.75 μF之间T2的试验电压频率设为0.02 Hz。依据电缆的电容值确定相应的频率后，开始试验。

（3）试验电压及耐压时间。交接时，试验电压为电缆额定相电压的3倍，耐压时间1h；预试时，试验电压为电缆额定相电压的2.1倍，耐压时间15 min。

（4）最后测量电力电缆耐压后的绝缘电阻符合标准规定。以XX变电站35 kV的339#进线使用26/35 kV交联电力电缆的超低频正弦波耐压交接试验为例，进行具体说明：①用2500 V的摇表，测电缆的对地绝缘电阻，绝缘电阻为A相 200 GΩ；B相200 GΩ；C相200 GΩ。②将0.1 Hz低频耐压设备按图1接线，确认接线正确无误，选择测电缆电容值的功能开关，测得A相0.144 μF；B 相 0.142 μF；C 相 0.143 μF，根据电缆电容值选择试验电压频率为0.1 Hz。③确认接线正确开始耐压试验，升压时，匀速旋转调压器T1，并注意电压表和毫安表指示，按每秒3 kV的速度升压，当升到78 kV时停止加压，待毫安表的指示稳定后，读取电流值并记录。耐压时间为1 h，注意试验过程中电流没有明显变化，试验电流记录：A相7.6 mA；B相7.5 mA；C相7.53 mA。试验电流的理论值可根据公式：I=ωUC（A）求得，其中，ω=2πf=6.28 f；f为正弦波调制仪T2的试验电压的频率；U为试验电压，单位V；C为电力电缆实测电容值，单位F。计算的理论值为A相7.596 mA； B相7.49 mA；C相7.543 mA。计算值与电流表显示值基本一致，试验结果很理想。④试验结束测量电缆耐压后的绝缘电阻为A相200 GΩ；B相200 GΩ；C相200 GΩ。与试前比较无变化，电缆耐压试验合格，被试电缆对地放电，试验结束。

2.注意事项

（1）试验前检查试验设备是否正常，被试设备是否可靠接地。

（2）一定要注意试验电压与加压时间是否符合规定。

（3）正常情况下应使用频率为0.1 Hz的电压，如改变频率，相应的加压时间应延长。

（4）应根据计算电流与实测电流之间的差别来分析电缆试验的理想程度。

四、结束语

通过使用0.1 Hz超低频耐压设备试验交联电力电缆，彻底的改变了用直流耐压试验交联电力电缆的历史，从根本上消除了直流耐压试验电缆的固有缺陷，保证了电力电缆的安全运行，延长了电缆的使用寿命。