铁路客专高压电缆交接预防性试验

王国平

摘 要：文章通过对客专牵引变电所的27.5 kV单芯胶联聚乙烯绝缘电缆的交接预防性试验，及时发现电缆隐患或故障，确保设备的安全、稳定运行。

关键词：电缆；误区原因；试验项目；试验方法；优缺点

中图分类号：TM206 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）14-0089-02

1 电力电缆的分类及应用

1.1 分类

电力电缆有多种类型，早期在6～35 kV系统中使用油浸纸绝缘电缆，110 kV以上系统采用高压充油电缆，目前各电压等级广泛使用橡塑电缆。电缆：聚氯乙烯绝缘；交联聚乙烯绝缘；乙丙橡皮绝缘

1.2 电力电缆在客专变电所的应用

目前，石武客专牵引变电所广泛使用27.5 kV单芯胶联聚乙烯绝缘电缆代替架空线。使用的地点：上网点接触网开关至GIS开关柜；牵引变压器低压侧至GIS开关柜；自用变压器进线侧至GIS开关柜。

2 电力电缆与架空线相比的优缺点

2.1 优点

①供电可靠，不受外界影响。不会产生雷击、风害、挂冰、鸟害造成架空线短路故障。②占地面积小，地下敷设不占地面空间。③维护工作量小，无需频繁的巡视检修。④电缆的电容大，有利于提高功率因数。

2.2 缺点

①成本高，价格贵（约为架空线路的10倍）。②故障难查找，处理时间长。③机械损伤、铅包腐蚀、过热老化陷等。④新敷设电缆过程中要配合。⑤制作终端头或中间头之前先试验。⑥电缆竣工时要做交接试验。

3 橡塑电缆交接试验项目

依据《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》（GB 50150-2006）规定，27.5 kV单芯电力电缆（橡塑）交接时要做以下试验：①测量绝缘电阻；②交流耐压试验；③测量金属屏蔽层与导体电阻比。

4 目前交接试验存在误区

目前，27.5 kV单芯电力电缆交接试验时易产生的误区：①直流耐压试验可替代交流耐压试验。直流耐压试验=破坏性试验。②空载24 h的试验可替代交流耐压试验。空载24 h效果值得怀疑。

5 不做直流耐压试验原因

5.1 试验等效性差

直流耐压试验时，输出直流电压，而电缆实际在交流电压下运行，因此，不能模拟电缆的运行工况，无法做为判断电缆绝缘好坏的依据。

5.2 残余电荷高放电难

电缆在直流电压下会存储积累电荷。电荷需长时间放出。如果电荷未完全释放前投入运行，残存电荷便会叠加在工频电压峰值上，导致电缆绝缘击穿。

5.3 对水树枝发展影响大

电缆致命的一个弱点是绝缘易产生水树枝，一旦产生水树枝，在直流电压下会迅速转变为电树枝，并形成放电，以致于运行后在工频电压下形成击穿。而单纯的水树枝在交流电压下还能保持相当的耐压值，在相当长时间内不被击穿。实践也证明，直流耐压试验不能有效发现交流电压作用下的某些缺陷，在交流电压下绝缘最易发生击穿的地点，在直流电压下往往不能击穿。所以不推荐采用直流耐压试验作为交联聚乙烯电缆的竣工试验，而改用交流耐压试验。

6 电缆交接试验项目

6.1 电缆交接试验项目1——测量绝缘电阻

测量电缆主绝缘电阻方法：①试验前要将电缆充分放电；②将L连接导体，G接屏蔽，E接钢铠并接地；③试验完毕充分放电。如图1所示：

6.2 电缆交接试验项目2—交流耐压试验

6.2.1 1Hz超低频耐压试验

原理：由于电缆为容性负载，需要很大的试验容量S=2？仔fCU2S kVA

式中：C为被试电缆电容量μf/km；U为试验电压kV；f为工频频率，我国为50 Hz。

优点：①0.1 Hz超低频正弦波耐压试验设备消耗功率小，是50 Hz耐压试验设备的1/500。②0.1 Hz超低频正弦波耐压试验设备的输出电压较高，目前已有250 kV交流输出试验设备，可用于更高等级电压系统。③由于输入功率小，设备的尺寸和重量也小，均为两件或三件式便携设计。0.1 Hz超低频正弦波耐压试验设备可试验较长的电缆（电容较大）。

6.2.2 变频谐振试验

变频谐振试验（30～300 Hz）——输出电压很高，目前高压电缆及附件最好的试验方法，适于110 kV及以上电压等级使用，这种试验方法已列入新标准IEC 62067和=GB 50150-2006《电气装置安装工程 电气设备交接试验标准》 ——110 kV采用1.7 U0。变频串联谐振技术的原理，如图2所示：

系统组成：由变频电源，励磁变压器，谐振电抗器，分压器及试品组成。

当回路频率f=1/2 π√LC 时，回路产生谐振，此时试品上的电压是励磁变高压端输出电压的Q倍。Q为电压谐振倍数，一般为几十到一百以上。先通过调节变频电源的输出频率使回路发生串联谐振，再在回路谐振的条件下调节变频电源输出电压使试品电压达到试验值。由于回路的谐振，变频电源较小的输出电压就可在试品CX上产生较高的试验电压。

变频串联谐振试验结果判断：交联电缆交流耐压中，绝缘不发生闪络、击穿，交流耐压后测量绝缘电阻与交流耐压之前比较无明显变化，说明没造成绝缘损伤，试验合格。

变频串联谐振技术的优点：①变频串联谐振是谐振式电流滤波电路，能改善电源波形畸变，获得较好的正弦电压波形，有效防止谐波峰值对被试品的误击穿。②变频串联谐振工作在谐振状态，当被试品的绝缘点被击穿时，电流立即脱谐，回路电流迅速下降为正常试验电流的数1/10。发生闪络击穿时，因失去谐振条件，除短路电流立即下降外，高电压也立即消失，电弧即可熄灭。③适用于高电压、大容量的电力设备的绝缘耐压试验。

变频串联谐振技术的缺点：胶联电缆交流耐压，只要绝缘不发生闪络、击穿就判为合格，这样发现不了绝缘的发展性缺陷。开展电缆热成像测温或电缆温度的在线监测，应是今后监测电缆绝缘缺陷的发展方向。

7 较先进的运行维护措施

①在线测试局部放电技术；②电缆及电缆附件轴向温度分布及变化光纤监测技术；③电缆隧道火灾、油压、排水、通风集中控制监护。

8 结 语

本文主要通过对石武高铁交接验收前后，以及开通运营到现在，对高铁运行以来在高压电缆出现的问题进行反思，为今后施工和接受单位为牵引供电需要运用电力电缆需要注意的事项，为施工和设备接受单位提供帮助，避免不良的电缆投入运营，确保供电设备正常运行。

参考文献：

[1] GB 50150-2006，电气装置安装工程电气设备交接试验标准[S].