額定電壓220kV(Um=252kV)交聯聚乙烯絕緣電力電纜雷電沖擊電壓試驗及隨后的工頻電壓試驗檢測

額定電壓220kV(Um=252kV)交聯聚乙烯絕緣電力電纜雷電沖擊電壓試驗及隨后的工頻電壓試驗檢測

交聯聚乙烯（XLPE）絕緣電力電纜因其優良的電氣性能、機械性能及耐熱性能，近年來被廣泛應用于高壓及超高壓輸電系統中。在高電壓輸配電領域，為確保電纜的安全性與可靠性，雷電沖擊電壓試驗與工頻電壓試驗是必不可少的測試環節。本文將圍繞額定電壓為220kV（Um=252kV）的交聯聚乙烯絕緣電力電纜，對雷電沖擊電壓試驗及隨后的工頻電壓試驗檢測進行全面探討。

雷電沖擊電壓試驗的意義和要求

電力系統運行中，雷擊是電纜及相關設備面臨的主要外部威脅之一。雷電沖擊可能在瞬間對電力電纜構成大量高幅值、高頻率的過電壓沖擊，從而損毀設備絕緣或導致絕緣系統長期劣化。因此，在電力電纜的設計和出廠測試中，開展雷電沖擊電壓試驗至關重要。

根據現行的國際電工委員會（IEC）以及國家標準，額定電壓220kV電纜系統，其雷電沖擊電壓試驗的標準測試電壓峰值為1050kV。這一數值基于工程設計中可能出現的最不利雷電沖擊強度，同時也為設備提供了安全裕量。在實施試驗時，要求承受該雷電沖擊電壓至少進行10次沖擊，分為正負極性各5次，且不得出現任何擊穿或局部放電現象。

雷電沖擊電壓試驗的實施流程

雷電沖擊電壓試驗通常采用沖擊電壓發生器作為試驗電源，按照以下步驟操作：

1. **試驗準備**：

在試驗開始前，需對220kV的XLPE電纜及其附件（如終端和接頭）實施全面檢查，保證絕緣表面無污垢、無機械損傷。同時，應對各種接地點和屏蔽層進行正確連接，以防止電纜試驗期間的意外放電。

2. **沖擊電壓接入**：

將沖擊電壓發生器與被測電纜接入，確保沖擊電壓能夠按照標準波形（1.2/50μs）施加至電纜。同時，采用電容分壓器等精密測量裝置記錄電壓波形，以校驗沖擊電壓波形的準確性。

3. **連續沖擊**：

雷電沖擊分為正極性和負極性兩種，測試時需分別對電纜施加5次正極性和5次負極性沖擊。在這一過程中，嚴密監控電纜絕緣性能，確保無擊穿、放電及異常軌跡顯示。

4. **結果評估**：

試驗結束后，對電纜和附件的外觀、表面和波形數據進行分析。如果在施加沖擊電壓的過程中，未出現擊穿現象，且所有波形記錄均符合標準要求，則試驗視為通過。

隨后的工頻電壓試驗的重要性

雷電沖擊電壓試驗后，為進一步驗證XLPE電力電纜在長時間運行條件下的穩定性和絕緣可靠性，需要進行工頻電壓試驗。此測試能模擬實際運行環境中的工頻電場，確保電纜在大負載或長時間承受高電壓時不會發生故障。此外，工頻電壓試驗也發揮了檢查雷電沖擊試驗后電纜絕緣是否遭受潛在損傷的關鍵作用。

工頻電壓試驗的實施流程

工頻電壓試驗的主要目標是驗證電纜在規定工頻電場條件下一定時間內的絕緣性能。本試驗依據相關標準，測試電纜護套及絕緣層在額定電壓下是否滿足長期穩定使用需求。

1. **試驗標準**：

在220kV的XLPE電力電纜系統中，工頻耐壓測試要求電纜承受260kV（1.2倍相電壓）的試驗電壓持續30分鐘。在正式進行試驗之前，應在低電壓下對線路進行預加壓試驗，以確認線路接線正確，設備運行良好。

2. **逐步升壓**：

在試驗電源裝置的控制下，逐步將電壓從零升至260kV，過程中保持升壓的平穩性，以減少對電纜沖擊。同時，監控輸出波形，確保工頻電壓的波形畸變率符合行業標準規定。

3. **電壓維持**：

工頻電壓達到260kV后，需穩定維持該電壓半小時。在此期間，監測電纜電流、局部放電水平以及外部物理狀況。若有過高電流或局部放電異常現象，需立即斷開電源，并查找原因。

4. **檢測結果分析**：

試驗完成后，逐步降低電壓至零，并復核電纜施工和試驗記錄。在無局部擊穿、放電過高等異常現象情況下，工頻電壓試驗視為符合標準要求。

試驗的關鍵點和注意事項

在雷電沖擊和工頻電壓試驗中，有幾個關鍵點需要特別關注：

1. **高壓介質質量**：

施加電纜的高壓電場需要保持穩定性，特別是在雷電沖擊試驗中，波形的標準化對于試驗結果至關重要。

2. **監控與保護**：

在試驗過程中需設置多層保護裝置，如接地保護、限流保護以及過電流保護，防止設備因意外故障損毀。

3. **設備校準**：

測試設備在使用前應進行嚴格校準，確保讀數的準確性和可靠性。

總結

交聯聚乙烯絕緣電力電纜的雷電沖擊電壓試驗和隨后的工頻電壓試驗，是保障電纜能夠安全運行的重要環節。通過這兩種類型試驗，能有效驗證電纜的短時過電壓耐受以及長期穩定運行能力。未來，隨著電力系統對可靠性要求的提高，同時結合智能化電力檢測設備的發展，這類試驗將進一步優化，為電力系統的安全運行提供更強保障。