110KV电缆工频耐压试验装置的应用

[摘 要]论述高压电缆的两端无引出端时耐压试验的方法应如何选择，为何使用试验工装，并简述试验工装的应用。

[关键词]电缆终端、交流耐压、串联谐振、试验电压加入点、试验工装

中图分类号：TM24 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0310-02

引用标准：

GB50150-91《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》

DL/T 555-2004《气体绝缘金属封闭开关设备现场耐压及绝缘试验导则》

引言

110kv电缆敷设完成、且其电缆终端制作完成后要对电缆及电缆终端进行耐压试验，主要是检查敷设的过程中有无对绝缘造成损伤、电缆终端制作是否合格，并验证出厂试验的符合性。耐压试验作为施工关键点，对人身、设备安全均有较大影响，应针对工程认真分析试验细节，选择技术可行且经济合理的试验方法，建立完善的试验组织、制定详细的试验方案。

以“青岛钢铁迁建工程发电区项目”为例，从110KV-GIS装置至110KV主变的线路采用三根YJLW02-64/110-1*240单芯电缆（每根长度200m），电缆终端采用TG123D（3M、短型470、弹簧压紧型）全干式可插拔终端，电缆终端在GIS侧安装在SF6出线舱室内、在变压器侧安装在高压充油舱室内，电缆的两端均无在大气中的金属导体。

耐压试验形式的选择：

传统的试验方法为直流耐压及泄漏电流测量，能够有效发现电缆的整体性缺陷，但交联聚乙烯绝缘对直流电荷的累积效应导致残存在电缆中的直流电荷需要很长时间才能释放。一旦电缆中的残存电荷过高，电缆投入运行时残存电荷便会叠加在交流电压的峰值上，使电压幅值超出额定电压加速绝缘老化；且从实际施工经验看，多数电缆绝缘缺陷为施工中造成的局部绝缘损伤或者电缆终端制作质量不合格，而根据直流电荷的分布特点，直流耐压试验不能很好的反应局部性缺陷，因此即使直流耐压合格，电缆投入运行后仍有何能因为未发现的局部性机械损伤而导致电缆故障。因此，近年来多数国内外专家建议采用交流耐压试验代替直流耐压试验。

交流耐压试验不同于直流耐压试验，其试验电压高且电荷分布特点接近实际运行情况，因此能很好的反应局部性缺陷，其缺点是试验设备较为庞大不便于运输，不过随着近年来谐振试验设备技术的进步已有很大改观。根据被试电缆的电容量大小，交流耐压可分为两种形式：1、串联谐振耐压，适用于电缆长度较长、电容量较小且试验电压较高的情况；2、并联谐振耐压，适用于电缆长度较短、电容量较大且试验电压较低的情况。

实例中电缆型号为YJLW02-64/110-1*240，绝缘的材质为交联聚乙烯，宜采用交流耐压，长度200m，距离较短，故宜采用串联谐振交流耐压的试验形式。（试验接线如图所示）

试验电压的加入点的选择：

若电缆终端有一端采用户外型电缆终端，即可将试验电压施加在户外终端的一次引出端进行试验。而如果电缆的两端均采用非户外型的电缆终端（如封闭型SF6终端、封闭型充油终端），电缆的两端均没有在大气中的导体，因此此类情况的试验难点为如何选择试验电压的加入点。

实践中此类设计（高压电缆终端无在大气中的金属导体）越来越得到业主方的认可。高压电缆终端无在大气中的导体，将电缆终端安装在充有高效绝缘介质的密封舱室内，是安全距离大大的缩短，可有效的减少设备占地空间，并降低造价，且对于人身、设备安全均有较大改善，若防护（变压器低压侧防护）得当甚至可以在变压器运行的情况下带电登上变压器顶端查看气体继电器或处理简单故障。

但此种设计也在无形中给设备安装后的交接试验造成不小的麻烦，高压电缆终端无在大气中的金属导体，即电缆终端是安装在GIS出线舱室内或是变压器高压侧舱室内，电缆终端的实际工况下的绝缘介质是SF6气体或变压器油，密闭的舱室难以施加试验电压。

实例中，试验班组根据交接试验标准（18.0.5.1规定，橡塑电缆优先采用20-300Hz交流耐压试验；64/110KV电缆的工频耐压试验要求试验电压为2U0=128KV，持续时间60min。

18.0.5.2规定，不具备上述试验条件或有特殊规定时，可采用正常系统相对地电压24h方法代替交流耐压）要求提出如下试验方案：

方案1、合GIS出线开关，在GIS试验引出端施加试验电压，对电缆进行耐压试验。

方案2、合GIS出线开关，在GIS试验引出端施加系统运行时相对地电压幅值24h的方法代替交流耐压。

方案3、制作试验专用支架，合理固定变压器侧的电缆终端，使其在空气中满足与周围安全距离的情况下施加试验电压，对电缆进行耐压试验。

方案4、采用电缆工频耐压试验装置，对电缆进行耐压试验。

方案论证：

方案1是在GIS装置的试验引出端施加试验电压，合上GIS出线开关，让GIS母线与电缆一同进行耐压试验，此方法在技术上可行，但由于施加的试验电压较高（2U0=128KV）超出GIS装置母线PT电压的上限（64KV），若以此方案进行试验，必须先行拆除母线PT，而拆除母线PT时必须先将GIS母线密封舱内的SF6排净，试验时又要将GIS母线密封舱内SF6充满，试验结束后再将SF6排净方可安装母线PT，安装后再次将GIS母线密封舱内SF6充满，如此反复充放气需要SF6气体约20瓶（标准瓶）、6人配合、工期约10天，造价20万。此方案造价高、超出调试定额造价，在经济上不合理，需多人配合且反复充放气的过程中可能发生人员中毒、窒息危险，故只在没有其他替代方案的情况下使用，并注意提前与建设方做好费用谈判。

方案2是按照交接试验标准18.0.5.2的规定（不具备上述试验条件或有特殊规定时，可采用正常系统相对地电压24h方法代替交流耐压）提出的，即在GIS装置的试验引出端施加系统相对地电压（64KV）。由于系统相对地电压幅值与母线运行时的电压幅值相等，故此方案无需拆除母线PT、无需充放气，造价低、工期短。但此方案也曾有专家提出过质疑，主要是因为施加的相对地电压远低于试验电压，故不能很好的发现由于敷设过程中造成的局部性缺陷，也曾多次出现按照此方案方法试验后送电造成故障的案例。【事故案例：董-青线枢纽变电站第5回路，变电站侧电缆终端采用充气（SF6）密封型、负荷侧电缆终端采用充油密封型，按照系统相对地电压进行了试验，试验合格，但第二次变压器冲击试验时B相电缆绝缘击穿造成接地故障，并引起枢纽变电站上级开关跳闸。事故调查的原因为电缆进线孔处有土建工程未拆除干净的钢钉，电缆敷设时钢钉刺穿钢铠层，由于所处位置较为隐秘，且试验并未发现此故障隐患点而导致此次事故。由于此事故供电部门特要求所有入网变电站的110KV及以上电缆均需要按照2U0幅值进行电缆交流耐压】。故此方案承担风险较高，不建议采纳。

方案3需要制作专用支架，用于固定试验端的电缆终端，固定后保证试验电压施加点与支架、周围设备的距离均大于1.5m，防止试验点处空气击穿放电。由于GIS侧的空间一般较为狭小，故多采用在变压器侧支撑电缆终端。此方案虽在理论上可行，但在实际操作中却存在诸多困难，如电缆终端过重支架难以保证其姿态的持续性、每次支护均需要耗费较长时间还需要吊机配合、试验中电流的热效应极易导致电缆应力发生变化而变形、若在试验中意外放电灼伤电缆终端外部的环氧树脂套将极其难以清理伤痕、受空气湿度影响较大等等制约因素。因此此方案较为困难，虽费用较低，但只适合在工期较为充裕，现场人员、机械充足的情况下使用。

方案4采用电缆工频耐压试验装置（简称：试验工装），将电缆终端穿入试验工装舱室内，对舱室内充SF6气体或变压器油，试验电压施加在试验工装的引出端。此方案需制作或者租用试验工装，需要SF6气体3瓶或变压器油200Kg、6人配合、工期4天，造价约6万元。此方法易于操作，保险系数高，工期短，越来越多的被采用。

试验工装的简介及使用方法：

电缆工频耐压试验装置，即模拟电缆终端安装在密封舱室后的工频运行条件，并在模拟条件下对电缆及电缆终端进行交流耐压试验。试验工装属专用设备，是为电缆耐压试验专门设计并制作的装置。其基本组成为：电缆终端密封舱室、高压电缆、户外电缆终端（如图）。一般由高压电缆附件厂设计、制造，针对不同型号、电压等级的电缆终端的外形尺寸保证其匹配性。

使用方法： 1，核对待试电缆终端环氧树脂套筒的长度（试验工装密封舱内空间满足电缆终端长度、宽度要求）。2，核对待试电缆终端引出金属板的螺栓孔大小（试验工装密封舱内连接板的螺栓孔与待试电缆终端匹配）。实例中采用环氧树脂绝缘套筒长度为470mm、引出金属板螺栓孔为M12，与租用的K110中型试验工装完全匹配。3，将待试电缆终端穿入试验工装的舱室内，试验工装与待试电缆终端用螺栓紧固，保证紧固力矩在90NM以上、结合面的密封圈完好。4，打开试验工装上盖，用螺栓连接试验工装密封舱内连接板与待试电缆终端连接板，关闭试验工装上盖、螺栓紧固，保证紧固力矩在90NM以上、结合面的密封圈完好。5，在充放气孔充入合格的SF6气体（含水量低于150ppm），充气后压力要求达到额定值（0.5MPa）。6，核对电缆相位是否正确，测量试验电压加入点对电缆钢铠层的绝缘电阻，记录温度、湿度、绝缘电阻值。7，要求建设方、监理方、施工方、试验单位共同检查是否满足试验条件，并在试验前的检查签证上签字确认后方可进行试验。8、在试验工装的试验电压加入点施加试验电压，按照交接试验要求进行试验。9、试验结束后电缆对地短接放电。10，将充放气孔与SF6回收装置连接，对试验工装舱室放气，直至气体放净。11，拆除电缆终端并按照正常程序安装。

注意事项：

1、 保证安装在试验工装上的压力表检定合格且在检定期内。

2、 对试验工装充气宜采用专用快速接口，最大程度的减小漏气率。

3、 试验工装与电缆终端的接触面要清理干净、涂密封脂，螺栓紧固力用力矩扳手检测。

4、 试验前电缆核相、摇绝缘，试验后电缆对地短接放电。

5、 高压电缆的护层保护器接地安装设计图纸连接完毕，接地点的接地电阻满足规范要求。

6、 试验电压从电缆头加入，非测试相的电缆可靠的短接接地。

7、 可能涉及到的二次控制保护设备要拆除或有效的隔离。

8、 每次试验前，对试验设备和试品状态进行确认，无误后方可加压。

9、 试验后将电缆穿入舱室时避免二次损伤。

使用试验工装进行电缆耐压试验的缺点是目前的制造生产或者出租试验工装的厂家较少，或其任务量较为饱满，若采用此方法进行试验，必须提前确定出租方并预约租用日期；且目前生产的试验工装均为非标产品，体积大、重量大，安装、拆卸均需要机械配合。但其作为新型的试验设备越来越受到关注，其体积、重量、功能性也势必会随着技术的进步不断改变，终将成为成熟的试验设备。