额定电压220kV(Um=252kV)交联聚乙烯绝缘电力电缆雷电冲击电压试验及随后的工频电压试验检测

额定电压220kV(Um=252kV)交联聚乙烯绝缘电力电缆雷电冲击电压试验及随后的工频电压试验检测

交联聚乙烯（XLPE）绝缘电力电缆因其优良的电气性能、机械性能及耐热性能，近年来被广泛应用于高压及超高压输电系统中。在高电压输配电领域，为确保电缆的安全性与可靠性，雷电冲击电压试验与工频电压试验是必不可少的测试环节。本文将围绕额定电压为220kV（Um=252kV）的交联聚乙烯绝缘电力电缆，对雷电冲击电压试验及随后的工频电压试验检测进行全面探讨。

雷电冲击电压试验的意义和要求

电力系统运行中，雷击是电缆及相关设备面临的主要外部威胁之一。雷电冲击可能在瞬间对电力电缆构成大量高幅值、高频率的过电压冲击，从而损毁设备绝缘或导致绝缘系统长期劣化。因此，在电力电缆的设计和出厂测试中，开展雷电冲击电压试验至关重要。

根据现行的国际电工委员会（IEC）以及国家标准，额定电压220kV电缆系统，其雷电冲击电压试验的标准测试电压峰值为1050kV。这一数值基于工程设计中可能出现的最不利雷电冲击强度，同时也为设备提供了安全裕量。在实施试验时，要求承受该雷电冲击电压至少进行10次冲击，分为正负极性各5次，且不得出现任何击穿或局部放电现象。

雷电冲击电压试验的实施流程

雷电冲击电压试验通常采用冲击电压发生器作为试验电源，按照以下步骤操作：

1. **试验准备**：

在试验开始前，需对220kV的XLPE电缆及其附件（如终端和接头）实施全面检查，保证绝缘表面无污垢、无机械损伤。同时，应对各种接地点和屏蔽层进行正确连接，以防止电缆试验期间的意外放电。

2. **冲击电压接入**：

将冲击电压发生器与被测电缆接入，确保冲击电压能够按照标准波形（1.2/50μs）施加至电缆。同时，采用电容分压器等精密测量装置记录电压波形，以校验冲击电压波形的准确性。

3. **连续冲击**：

雷电冲击分为正极性和负极性两种，测试时需分别对电缆施加5次正极性和5次负极性冲击。在这一过程中，严密监控电缆绝缘性能，确保无击穿、放电及异常轨迹显示。

4. **结果评估**：

试验结束后，对电缆和附件的外观、表面和波形数据进行分析。如果在施加冲击电压的过程中，未出现击穿现象，且所有波形记录均符合标准要求，则试验视为通过。

随后的工频电压试验的重要性

雷电冲击电压试验后，为进一步验证XLPE电力电缆在长时间运行条件下的稳定性和绝缘可靠性，需要进行工频电压试验。此测试能模拟实际运行环境中的工频电场，确保电缆在大负载或长时间承受高电压时不会发生故障。此外，工频电压试验也发挥了检查雷电冲击试验后电缆绝缘是否遭受潜在损伤的关键作用。

工频电压试验的实施流程

工频电压试验的主要目标是验证电缆在规定工频电场条件下一定时间内的绝缘性能。本试验依据相关标准，测试电缆护套及绝缘层在额定电压下是否满足长期稳定使用需求。

1. **试验标准**：

在220kV的XLPE电力电缆系统中，工频耐压测试要求电缆承受260kV（1.2倍相电压）的试验电压持续30分钟。在正式进行试验之前，应在低电压下对线路进行预加压试验，以确认线路接线正确，设备运行良好。

2. **逐步升压**：

在试验电源装置的控制下，逐步将电压从零升至260kV，过程中保持升压的平稳性，以减少对电缆冲击。同时，监控输出波形，确保工频电压的波形畸变率符合行业标准规定。

3. **电压维持**：

工频电压达到260kV后，需稳定维持该电压半小时。在此期间，监测电缆电流、局部放电水平以及外部物理状况。若有过高电流或局部放电异常现象，需立即断开电源，并查找原因。

4. **检测结果分析**：

试验完成后，逐步降低电压至零，并复核电缆施工和试验记录。在无局部击穿、放电过高等异常现象情况下，工频电压试验视为符合标准要求。

试验的关键点和注意事项

在雷电冲击和工频电压试验中，有几个关键点需要特别关注：

1. **高压介质质量**：

施加电缆的高压电场需要保持稳定性，特别是在雷电冲击试验中，波形的标准化对于试验结果至关重要。

2. **监控与保护**：

在试验过程中需设置多层保护装置，如接地保护、限流保护以及过电流保护，防止设备因意外故障损毁。

3. **设备校准**：

测试设备在使用前应进行严格校准，确保读数的准确性和可靠性。

总结

交联聚乙烯绝缘电力电缆的雷电冲击电压试验和随后的工频电压试验，是保障电缆能够安全运行的重要环节。通过这两种类型试验，能有效验证电缆的短时过电压耐受以及长期稳定运行能力。未来，随着电力系统对可靠性要求的提高，同时结合智能化电力检测设备的发展，这类试验将进一步优化，为电力系统的安全运行提供更强保障。