額定電壓110kV(Um=126kV)交聯聚乙烯絕緣電力電纜及其附件雷電沖擊電壓試驗及隨后的工頻電壓試驗檢測

額定電壓110kV(Um=126kV)交聯聚乙烯絕緣電力電纜及其附件雷電沖擊電壓試驗及隨后的工頻電壓試驗檢測

隨著現代電力系統對輸電可靠性和效率的要求不斷提高，額定電壓110kV(Um=126kV)的交聯聚乙烯（XLPE）絕緣電力電纜因其優越的電氣性能、較高的耐熱能力以及環保特性，已成為高壓輸電領域中的關鍵設備。然而，在電纜及其附件的實際運行過程中，經常會面臨雷電過電壓或其他瞬時高壓的威脅。這就要求在工程建設及驗收階段，通過雷電沖擊電壓試驗及其后的工頻電壓試驗，驗證電纜及其附件的絕緣性能和運行可靠性。本文將對這一試驗方法進行詳細分析，闡述其重要性、試驗原理以及相關檢測程序。

雷電沖擊電壓試驗的目的與重要性

雷電沖擊電壓是指由雷擊或雷電感應引起的電壓波，該波形具有極短的上升時間和較高的電壓幅值，通常對電力設備的絕緣系統造成較大威脅。由于交聯聚乙烯絕緣電力電纜通常鋪設在地下，很少直接受到雷擊，但其連接的電纜終端、接頭等附件可能會因為感應雷擊或線路近區雷擊而承受瞬時過電壓。雷電沖擊電壓試驗通過模擬這種過電壓狀態，檢測電纜本體及其附件在高電壓梯度下的耐受能力，確保其具備足夠的抗擊雷電沖擊的性能。

該試驗至關重要的原因在于，它可以揭示電纜或附件因制造缺陷、安裝瑕疵及材料老化潛藏的弱點。例如，絕緣內部可能存在微小的突起、氣泡或低密度區域，電場高度集中時，這些缺陷可能成為絕緣擊穿的誘因。通過雷電沖擊電壓試驗，能夠提前發現問題，避免電纜在實際運行中的突發性故障。

試驗原理與方法

雷電沖擊電壓試驗基于模擬雷電波形對被測設備施加高幅值的瞬時電壓。標準規定的雷電波形通常為1.2/50μs波，即上升時間為1.2μs，半峰值時間為50μs。電壓施加至試品時，檢驗其能否在該條件下保持絕緣性能未被破壞。

試驗設備通常包括沖擊電壓發生器、標準分壓器（用于校正電壓）、控制單元和輔助測試設備。試驗中，試驗員逐漸增加施加電壓至規定的試驗電壓值。根據國際電工委員會（IEC）標準，額定電壓110kV的XLPE電纜雷電沖擊試驗電壓一般要求達到±550kV。

試驗過程包括以下幾個步驟：

• 試驗準備：包括清潔電纜終端連接部件，確保表面清潔無污染，確認試驗儀器的準確性。
• 分布反向極性試驗：向被試電纜分別施加正向和反向兩個極性的雷電沖擊電壓，每種極性通常進行15次雷擊波形脈沖施加。
• 觀察試驗現象：在整個試驗過程中，重點觀察電纜絕緣是否出現擊穿、火花放電等現象。

對于通過試驗的試品，在雷擊試驗沖擊條件下無擊穿、無表層損傷，說明絕緣強度符合要求。

隨后的工頻電壓試驗檢測

雷電沖擊試驗之后，隨之進行工頻電壓試驗。這一試驗進一步驗證其在正常運行電壓下的穩定性，確保經過雷電沖擊后的試品未因高電壓作用而劣化。工頻電壓試驗的試驗電壓值通常為電纜額定電壓的2倍，也可能基于標準規定有所調整。

工頻電壓試驗具體的特點和步驟如下：

• 試驗目的：確認雷擊沖擊后，電纜及附件絕緣性能未受損壞，并能長期耐受工頻運行電壓。
• 測試電壓及時間：以額定電壓110kV電纜為例，其工頻試驗電壓通常設為220kV，作用時間為5分鐘。
• 試驗觀察：試驗過程中需要密切觀察有無局部放電、絕緣發熱或異常噪音。如通電過程中無異常現象發生，設備可判定為合格。

工頻電壓試驗的重要性在于它驗證了雷擊后的電纜系統能否繼續安全運行。雷電沖擊可能誘發微小放電卻未造成顯而易見的擊穿，這些放電點在工頻電壓下可能會繼續擴大。因此，工頻電壓試驗相當于一次后續的篩查過程，對于確保電纜長期運行的可靠性至關重要。

試驗常見問題及解決方法

在實際試驗過程中，一旦出現絕緣擊穿、閃絡放電或其他異常，需及時查明原因并采取補救措施。以下是一些常見問題及解決方法：

• 擊穿現象：通常是由于電纜段存在制造缺陷、嚴重老化或內部氣泡引起。需隔斷損壞部分進行重新接頭或更換。
• 局部放電異常：發生在絕緣表面或附件連接處，多因表面污染、安裝工藝不當造成。可通過清潔表面、更換接頭附件解決。
• 試驗數據異常：如果測得沖擊電壓或工頻電壓偏離標準值，需檢查測試設備是否校準以及連接是否正確。

總結與展望

額定電壓110kV(Um=126kV)交聯聚乙烯絕緣電力電纜及其附件的雷電沖擊電壓試驗和隨后的工頻電壓試驗是保障電纜質量與運行安全的重要手段。這兩項試驗相輔相成，從模擬瞬時極端條件到驗證長期運行狀態，無論在試驗設備設計、具體操作流程還是后續問題處理上，都需要嚴格遵循國際及國家標準。

未來，隨著電力系統向超高壓、智能化方向發展，對110kV及以上等級電纜的試驗方法或將更加智能和自動化。結合大數據分析技術，通過在線監測設備長期運行狀態，將有可能提前檢測到電纜的潛在問題，大大提高輸電系統的可靠性和安全性。