带架空线对110kV电缆进行交流耐压试验的探索

2022-11-02

1 问题的提出

传统上, 做混合线路中电缆交流耐压试验时, 都把接头打开, 甩掉架空线。但海南三亚海军某部队临海变电站专用110kV输电线路结构比较特殊, 全长约13.7km的线路中串接了三段电缆 (见图1) , 而且两侧电缆现场是陡坡, 交流耐压试验设备难以进入, 分别对三段电缆进行交接试验, 实在是费时费力, 试验电源难以解决, 完成试验的难度颇大, 几乎是不可能。从现场勘察得知, 大型交流试验设备由进站道路, 可直接抵达站内。本文试从能量的角度出发, 分析探索假道110kV架空线路, 在变电站内架空线路终端现场, 对三段三相电缆一次性实施交流耐压交接试验的可能性, 旨在保证人身、设备和线路安全的前提下, 高效地完成最后的交接试验工作 (见图1) 。

2 可行性探讨

(1) 由于单芯110kV交联电缆不存在相间绝缘问题, 所以将三相单芯电缆并联后一次性耐压应是允许的。

如果因试验场地的条件所限, 必须假道一相架空线路对三段三相电缆 (谓“一拖三”) , 进行电缆交流耐压试验, 侧需考虑架空线可能带来的影响, 分析如下。

(2) 架空线路绝缘水平问题:无论从IEC标准, 还是国标和行标来说, 110kV架空线的绝缘耐压水平都大大高于110kV交联电缆。再从构成部队专用线路的各种具体绝缘器件的耐压水平对照比较 (如表1) , 利用架空线路担当试验电压的通道, 就安全性而言, 是绰绰有余, 绝缘问题不足为虑。

(3) 最后问题是架空线路的电晕损耗和泄漏损耗的影响问题。

图2中R0为等效电阻, 其功耗代表13.7公里长的架空线路在对地电压为110kV作用下, 产生电晕和泄漏有功损耗之和。R0值有多大?对交接试验工作带来的附加影响会有多严重 (见图2) ?

我们认为, 试图定量求出这个分布电阻数值是很不容易的。如果绕过定量分析而从定性推理入手, 寻求带架空线路做电缆的交流耐压试验的可行性会来得简易些。

(1) 架空线路电晕性质与特点:电晕的实质, 是气体在电场的作用下产生电离放电现象;电晕功耗属极低能量级;旷日持久的电晕作用, 会对固体绝缘造成电蚀积累效应;电晕现象会对无线电带来干扰, 规定为20米外不大于50dB。

对照从如上各点, 不难判断电晕现象的影响, 对于110kV电缆交流耐压试验工作而言, 是微不足道的。

在晴朗天气和零海拔条件下, 以部队专用110kV架空线的技术参数代入临界起晕电压公式, 得知U临界≈294≥110 (kV) , 亦即在110kV下钢厂线路根本无电晕产生 (不排除极个别的尖锐点放电, 但构不成什么影响) 。

(2) 架空线路泄漏实质, 是绝缘电阻问题。经验得知:如果主缘器件正常的话 (瓷并串、复合绝缘子棒安装前都得耐压过关) , 架空线路的绝缘电阻值与空气湿度成反向变化, 湿度在50%~100%时, 线路绝缘电阻值可以由2500MΩ~0MΩ;对于新架设的架空线路, 如果湿度在85%以下, 线路绝缘电阻值都会在10MΩ~2500MΩ范围内。

现取最低值10MΩ推导:即大气湿度为85%, 测得架空线路绝缘电阻为10MΩ, 在交流110kV作用下, 其泄漏电流 (阻性) 为:

3 实践检验

我们分别先后在新架设的两路四回混合线路, 假道一相架空线对110kV交联电缆实施了交接试验, 成功地检验了上述定性推判的正确性。具体如下。

3.1 海军某部专用110kV混合线路试验 (见图3、表2)

3.2 海军部队110kVII回混合线路交流耐压试验 (见图4、表3)

4 结论和持续探索

(1) 从上述分折和实践可得以下结论。

(1) 泄漏电流与工作电容电流相比, 低4个数量级, 其对谐振回路的影响是微不足道的, 可以忽略。 (2) 电晕放电功耗极微, 对具有150kVA的试验电源不足构成什么影响。 (3) 带架空线做电缆交流耐压试验的关键在于大气湿度的高与低, 只要把握晴朗天气, 湿度在80%以下, 试验就可获得成功。 (4) 带架空线路做电缆交流耐压试验的好处在于:一是不受场地限制;二是安全快捷。

(2) 继续探索与实践, 寻求既符合规程要求、又安全快捷的现场试验方案。

(1) 采用“一拖三”的方法, 对220kV电缆实施交流耐压试验。 (2) 对变电站同等电压耐受水平的高压设备 (如CT、PT、断路器等) 一次性进行群体交流耐压交接试验。

海军某部专用110kV架空线路及电缆电容电流:

泄漏电流与电容电流之比为:

天气:晴朗温度:30℃湿度:80%

天气:睛朗温度:28℃湿度:75

摘要：本文介绍了一种在混合线路中进行电缆交流耐压试验的方案, 分析和实践证明切实可行, 具有实用价值。

关键词：电缆,交流耐压,电晕,湿度,绝缘电阻,泄漏电流