影響交聯(lián)電纜局部放電試驗(yàn)的若干問(wèn)題

金金元

(浙江晨光電纜股份有限公司，浙江平湖314204)

0 引言

串聯(lián)諧振局部放電試驗(yàn)系統(tǒng)是一種使用頻率很高的試驗(yàn)設(shè)備，所以在連續(xù)試驗(yàn)使用過(guò)程中同生產(chǎn)設(shè)備一樣，出現(xiàn)設(shè)備故障的可能性比較大。由于測(cè)試設(shè)備系統(tǒng)的組成復(fù)雜、技術(shù)要求高，加之測(cè)試過(guò)程中影響因素眾多，因而測(cè)試過(guò)程中常常會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題:檢測(cè)系統(tǒng)本身的儀器或設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題;試驗(yàn)終端損壞或屏蔽室大門(mén)開(kāi)啟的電氣及機(jī)械傳動(dòng)裝置出現(xiàn)故障;此外壓器油也會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題等。事實(shí)表明，無(wú)論試驗(yàn)系統(tǒng)本身出現(xiàn)哪種性質(zhì)的故障，都會(huì)造成電纜出廠試驗(yàn)過(guò)程的中斷，給產(chǎn)品的按時(shí)生產(chǎn)和交貨造成影響。所以，對(duì)電纜局部放電試驗(yàn)系統(tǒng)的正確使用和解決設(shè)備突發(fā)問(wèn)題的能力，日益成為電纜生產(chǎn)廠家不得不關(guān)注的問(wèn)題。

因此，對(duì)測(cè)試人員而言，如何能快速確定試驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的各類(lèi)問(wèn)題的原因，并能及時(shí)地解決，這對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)和質(zhì)量的控制具有重要意義。

1 電抗器造成的故障

1.1 電抗器的故障分析

電抗器是局部放電試驗(yàn)的核心部件，其內(nèi)部線圈鐵芯因長(zhǎng)其上下頻繁移動(dòng)或試驗(yàn)的電纜長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，在試驗(yàn)過(guò)程中電抗器噪音較大，容易造成震動(dòng)，可能使其機(jī)械傳動(dòng)部分的一些行程開(kāi)關(guān)的底部固定螺絲發(fā)生松動(dòng)，造成行程開(kāi)關(guān)動(dòng)作失靈，給電抗器及勵(lì)磁變壓器內(nèi)部繞組不同檔位的切換造成閑難。

2004年，本公司從美國(guó)希波公司引進(jìn)的110 kV電纜局放試驗(yàn)設(shè)備就發(fā)生過(guò)類(lèi)似故障。當(dāng)電壓升至82 kV時(shí)設(shè)備突然出現(xiàn)局放，從故障局放波形圖來(lái)分析，不是電纜產(chǎn)生的局放。為此，專(zhuān)門(mén)對(duì)整個(gè)設(shè)備的接線、容易出現(xiàn)問(wèn)題的地方都檢查一遍，還是無(wú)法找到故障的原因。聯(lián)系了美國(guó)專(zhuān)家來(lái)公司診斷，查出原因是在電抗器內(nèi)部出現(xiàn)了問(wèn)題，需把電抗器運(yùn)回美國(guó)維修。但考慮到電纜交貨非常急，只能在公司現(xiàn)場(chǎng)維修。我們聯(lián)系了上海杰智電工的有關(guān)專(zhuān)家，立即進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)診斷，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題是出在電抗器內(nèi)部。經(jīng)過(guò)研究決定，利用國(guó)內(nèi)的技術(shù)力量現(xiàn)場(chǎng)打開(kāi)電抗器進(jìn)行維修。原來(lái)是電抗器機(jī)械傳動(dòng)部件長(zhǎng)期運(yùn)行發(fā)生松動(dòng)，造成火花放電，表面電纜絕緣紙已燒焦(見(jiàn)圖1用手指所指的絕緣紙發(fā)黑部分)。電抗器機(jī)械傳動(dòng)部件松動(dòng)，在升高壓時(shí)產(chǎn)生火花放電，連轉(zhuǎn)動(dòng)軸承都燒焦了(見(jiàn)圖2)。

1.2 排除電抗器故障的方法

這類(lèi)故障原因找出后，應(yīng)對(duì)準(zhǔn)下藥:在電抗器的頂部找到相應(yīng)“高壓開(kāi)關(guān)”切換檔位為對(duì)應(yīng)的行程開(kāi)關(guān)，將其底部固定住;按照燒壞傳動(dòng)部件的尺寸加工了配件，重新固定擰緊各個(gè)部件的螺栓;重新包上電纜絕緣紙，將電抗器按原樣安裝好。

電抗器因故障而打開(kāi)蓋板，維修完畢后，如果沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行干燥去濕和抽真空處理，則會(huì)造成局放設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中即使空載時(shí)也會(huì)發(fā)生局部放電現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常使用。因此局部放電試驗(yàn)系統(tǒng)的電抗器部分在進(jìn)行維修處理并且重新安裝就位后，一定要對(duì)其抽真空、去濕和干燥處理。

圖1 電抗器機(jī)械傳動(dòng)部件電纜紙燒焦

圖2 電抗器機(jī)械傳動(dòng)火花放電燒焦

本公司在此次電抗器故障維修完畢后，特地從嘉興電力公司借來(lái)一套抽真空、去濕和干燥設(shè)備，電力公司也專(zhuān)門(mén)派專(zhuān)家一起對(duì)電抗器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)抽真空，去濕和干燥處理了120 h，同時(shí)設(shè)備進(jìn)行空載局部放電試驗(yàn)，考核其實(shí)際使用性能，以保證設(shè)備性能滿足試驗(yàn)的要求。

2 “假擊穿”現(xiàn)象

2.1 電纜“假擊穿”出現(xiàn)的原因及排除方法

高壓電纜在試驗(yàn)過(guò)程中有時(shí)會(huì)發(fā)生“假擊穿”現(xiàn)象，其原因有兩個(gè):(1)設(shè)備調(diào)壓器經(jīng)長(zhǎng)期使用后，線圈與電刷接觸的環(huán)氧平面及調(diào)壓器裸露滑道的碳刷磨損物較多，造成電刷在移動(dòng)調(diào)壓過(guò)程中導(dǎo)軌表面局部存在火花放電，使試驗(yàn)系統(tǒng)在調(diào)壓過(guò)程中頻繁出現(xiàn)火花放電報(bào)警。2010年，我公司就發(fā)生過(guò)類(lèi)似故障(見(jiàn)圖3)，調(diào)壓器線圈與電刷接觸面長(zhǎng)期上下移動(dòng)，使接觸面出現(xiàn)接觸不良而產(chǎn)生火花放電，銅線圈表面已被嚴(yán)重?zé)埂?2)電抗器的高壓套管、高壓濾波器的耦合電容、校準(zhǔn)電容以及電感線圈之間的高壓連接引線端部，經(jīng)常會(huì)因升高壓時(shí)上下移動(dòng)造成線鼻子固定螺絲產(chǎn)生松動(dòng)，導(dǎo)致設(shè)備線路局部出現(xiàn)接觸不良而產(chǎn)生火花放電現(xiàn)象，使系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)火花放電報(bào)警，造成“假擊穿”。

要排除電纜的“假擊穿”現(xiàn)象，一定要在試驗(yàn)設(shè)備空閑時(shí)段或在維護(hù)中定期對(duì)調(diào)壓器點(diǎn)刷滑動(dòng)導(dǎo)軌表面進(jìn)行清洗?？衫米儔浩饔投ㄆ趯?duì)導(dǎo)軌表面擦拭，同時(shí)對(duì)線圈的電極碳刷及時(shí)進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，以延長(zhǎng)調(diào)壓器的正常使用壽命;另外還應(yīng)該對(duì)設(shè)備高壓濾器的高壓連接線進(jìn)行檢查和緊固處理。

2.2 高壓引線“假擊穿”的原因及排除方法

局部放電試驗(yàn)系統(tǒng)中的高壓引線快速接頭在實(shí)際使用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題也比較多。為了提高電纜局部放電試驗(yàn)的效率，目前大部分電纜制造企業(yè)均采用了比較經(jīng)濟(jì)、安裝速度快、效率高的試驗(yàn)油杯，但在使用中經(jīng)常會(huì)因試驗(yàn)油杯過(guò)重，造成高壓引線快速接頭與試驗(yàn)油終端出現(xiàn)“虛連接”現(xiàn)象，導(dǎo)致高壓試驗(yàn)引線與油杯終端底部局部接觸不良而出現(xiàn)放電，造成電纜“假擊穿”。

長(zhǎng)期的局放試驗(yàn)工作經(jīng)驗(yàn)表明，高壓引線在實(shí)際使用過(guò)程中需要經(jīng)常定期修理和更換。試驗(yàn)系統(tǒng)的一些同軸電纜信號(hào)線接頭處有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)接觸不良現(xiàn)象，給試驗(yàn)造成麻煩。因此在平常試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)該適量備用一些兩頭封裝好的同軸電纜信號(hào)線及高壓引線，以便在上述問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)，迅速更換，提高試驗(yàn)的效率和精度。同時(shí)對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題的同軸電纜信號(hào)線及高壓引線及時(shí)維修好，以備下次使用。這樣可徹底避免電纜局部放電試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)“假擊穿”現(xiàn)象。

3 局放信號(hào)采集器

3.1 故障原因

在電纜局部放電試驗(yàn)時(shí)，局放信號(hào)是通過(guò)一信號(hào)采集器采集后，再傳輸?shù)骄址趴刂剖?。因?yàn)榫址判盘?hào)采集器經(jīng)常放在屏蔽試驗(yàn)室高壓濾波器的小平臺(tái)上，離高壓試驗(yàn)室的地面較近，試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)了，會(huì)有潮氣進(jìn)入信號(hào)采集器內(nèi)。該裝置受潮后會(huì)造成里面的線路短路，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒壞里面的元件。

3.2 處理方法

為了防止局放試驗(yàn)設(shè)備受潮，需經(jīng)常對(duì)設(shè)備做清潔，特別是我公司地處長(zhǎng)江三角洲地帶，并且靠近杭州灣，每年的5月底至7月初是黃梅季節(jié)，局放試驗(yàn)室環(huán)境非常潮濕。為此，在局放試驗(yàn)室內(nèi)特地安裝了除濕機(jī)和烘干機(jī)，及時(shí)消除潮氣。

4 屏蔽室電動(dòng)大門(mén)

4.1 故障原因

局放試驗(yàn)屏蔽室電動(dòng)大門(mén)是局放試驗(yàn)過(guò)程中一個(gè)容易出現(xiàn)問(wèn)題的部分。由于高壓局放試驗(yàn)室的大門(mén)面積大，重量比較重，若機(jī)械傳動(dòng)、連鎖裝置的設(shè)計(jì)不合理或試驗(yàn)過(guò)程中的操作失誤，會(huì)使大門(mén)在開(kāi)啟關(guān)閉中出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。這不但對(duì)電動(dòng)大門(mén)的行程導(dǎo)軌和機(jī)械傳動(dòng)齒輪造成損壞，而且嚴(yán)重影響了電纜正常試驗(yàn)工作的順利進(jìn)行。此外在電纜的試驗(yàn)過(guò)程中由于屏蔽室大門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉過(guò)程慣性較大，其開(kāi)啟關(guān)閉到兩頭后對(duì)設(shè)備機(jī)械部分的沖擊較大，所以造成電動(dòng)門(mén)出現(xiàn)問(wèn)題的幾率增大。在整個(gè)局部放電試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)初期，電動(dòng)屏蔽室大門(mén)的現(xiàn)場(chǎng)精細(xì)化設(shè)計(jì)和安裝往往容易被忽視，其設(shè)計(jì)過(guò)程一般都比較粗糙，這給后期的使用、維護(hù)、修理等都造成較大的困難和麻煩。如果大門(mén)關(guān)的不密，電纜局放試驗(yàn)時(shí)會(huì)有干擾信號(hào)，影響了正常的局放試驗(yàn)。

4.2 解決方法

在建設(shè)屏蔽房時(shí)，一定要對(duì)屏蔽室大門(mén)傳動(dòng)裝置進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，對(duì)大門(mén)應(yīng)進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)和精細(xì)化制作，從而保證屏蔽室大門(mén)平穩(wěn)、輕松、可靠地開(kāi)啟和關(guān)閉，降低設(shè)備故障率，另外稍有問(wèn)題應(yīng)及時(shí)修理，保證局放試驗(yàn)?zāi)軌蝽樌M(jìn)行。

5 局放試驗(yàn)終端污染

5.1 油終端的污染及處理方法

目前的中壓電纜局放試驗(yàn)一般都采用油終端，這種油大部分均采用變壓器絕緣油。電纜在局部放電試驗(yàn)過(guò)程中變壓器油的用量不算太多，但這種油使用時(shí)間長(zhǎng)了，會(huì)在油內(nèi)慢慢積累一些銅屑臟物。如果積累多了沒(méi)有及時(shí)處理更換，在局放試驗(yàn)時(shí)會(huì)造成局放數(shù)據(jù)偏大，測(cè)試數(shù)據(jù)不真實(shí)。因此，當(dāng)油內(nèi)有臟物時(shí)，必須更換清潔的變壓器油。當(dāng)試驗(yàn)產(chǎn)品的數(shù)量比較大時(shí)，試驗(yàn)場(chǎng)地往往多處積油，表面異常光滑。試驗(yàn)人員在進(jìn)入屏蔽室工作時(shí)容易發(fā)生滑倒受傷。此外，屏蔽室地面長(zhǎng)期積油后，也會(huì)逐漸腐蝕絕緣地坪，造成地面坑洼不平。筆者曾參觀過(guò)一些使用了多年的局放屏蔽室，發(fā)現(xiàn)普遍存在絕緣地坪表面坑洼不平現(xiàn)象。

如果試驗(yàn)用的變壓器絕緣油內(nèi)有臟物時(shí)就將其廢棄，必然會(huì)造成試驗(yàn)成本的成倍增加。因此在試驗(yàn)系統(tǒng)場(chǎng)地內(nèi)配備變壓器油過(guò)濾裝置，這種油重新過(guò)濾一下后還可以使用，這樣就可以將變壓器絕緣油反復(fù)多次利用，減少試驗(yàn)成本。同時(shí)還應(yīng)配備接油裝置或器具，避免油對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)地的污染。為了保護(hù)絕緣地坪，我公司在局放屏蔽室絕緣地坪表面覆蓋了一層鋼板對(duì)水泥地坪加以保護(hù)，并且把試驗(yàn)室地面做成環(huán)氧地坪，確保地面整潔。

5.2 試驗(yàn)終端故障及處理方法

試驗(yàn)終端使用質(zhì)量的好壞，也成為影響電纜局部放電試驗(yàn)進(jìn)度的關(guān)鍵性因素(見(jiàn)圖4局放試驗(yàn)油杯)。油杯杯壁在試驗(yàn)時(shí)被電纜端頭長(zhǎng)期刮擦后，可能在油杯杯壁的內(nèi)表面造成劃痕殘留，油內(nèi)的一些臟污和微小雜質(zhì)會(huì)沉淀殘留在掛痕內(nèi)，緩慢形成放電通道，最終在油杯內(nèi)壁表面發(fā)生滑閃放電現(xiàn)象，造成油杯表面擊穿和炸裂。其擊穿原理和鐵搭導(dǎo)線懸式絕緣子串表面擊穿原理類(lèi)似。導(dǎo)線懸式絕緣子串表面時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)吸附空氣中的灰塵、鳥(niǎo)糞等物質(zhì)，造成表面絕緣能力的下降，導(dǎo)致絕緣子表面污閃炸裂現(xiàn)象的發(fā)生。電纜試驗(yàn)用油杯終端也一樣，隨著使用時(shí)間的推移，其內(nèi)壁和外壁表面的光潔度和絕緣能力肯定會(huì)下降，當(dāng)試驗(yàn)電壓較高時(shí)，很可能會(huì)造成油杯的有機(jī)玻璃管被炸裂，一般油杯的金屬電極底座不會(huì)損壞。

圖4 10 kV電纜試驗(yàn)終端

鑒于上述實(shí)際情況，我們可以單獨(dú)多購(gòu)買(mǎi)一些有機(jī)玻璃管作為備用，因?yàn)橹匦沦I(mǎi)一套整體油杯的價(jià)格比較貴，油杯的上下兩部分金屬電極底座還可以重復(fù)使用。這樣可以節(jié)約試驗(yàn)成本，在試驗(yàn)終端發(fā)生問(wèn)題后及時(shí)更換處理，以保證生產(chǎn)和試驗(yàn)的正常進(jìn)行。

5.3 電纜本體端部故障及處理方法

電纜的絕緣外屏蔽剝離長(zhǎng)度、外屏蔽與絕緣界面的處理情況、外屏蔽剝離后在絕緣表面是否有殘留物等等，這些處理不好均有可能造成電纜局放數(shù)據(jù)偏大;另外，屏蔽半成品上盤(pán)始端的試驗(yàn)預(yù)留長(zhǎng)度，端頭附近是否有機(jī)械損傷等，都將是影響試驗(yàn)順利進(jìn)行和產(chǎn)品合格與否的關(guān)鍵問(wèn)題。

其具體處理方法如下:(1)電纜端部的外屏蔽剝切長(zhǎng)度應(yīng)視電纜電壓等級(jí)而定，10 kV電纜的外屏蔽剝離長(zhǎng)度約8～15 cm，35 kV電纜的外屏蔽剝離長(zhǎng)度約30～35 cm，110 kV及220 kV電纜的外屏蔽剝離長(zhǎng)度則更長(zhǎng)，應(yīng)根據(jù)水終端的長(zhǎng)度來(lái)決定。(2)外屏蔽剝離后絕緣表面不能有殘留物，如有輕微殘留物，則應(yīng)把殘留物用玻璃刮掉或采用其它方法處理掉;外屏蔽剝離后，屏蔽與絕緣的界面應(yīng)光滑圓整，不能有凹凸不平或尖齒現(xiàn)象出現(xiàn)。(3)假如電纜端部受到過(guò)機(jī)械損傷，應(yīng)把損傷部分處理掉，有時(shí)電纜端部損傷后造成終端試驗(yàn)長(zhǎng)度不夠時(shí)應(yīng)重新復(fù)繞，重新制作電纜終端。所有這些處理完后，局放試驗(yàn)才能順利進(jìn)行。

6 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)目前國(guó)內(nèi)電纜生產(chǎn)所處的技術(shù)水平，交聯(lián)電纜在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，局部放電超標(biāo)和交流電壓擊穿的比例只占到極少數(shù)。因此，要解決電纜局部放電試驗(yàn)過(guò)程中遇到的上述問(wèn)題，需要試驗(yàn)設(shè)備生產(chǎn)廠和電纜制造商通力合作，不斷深入到交聯(lián)電纜局部放電試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)檢測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，不斷優(yōu)化和完善試驗(yàn)系統(tǒng)的功能，同時(shí)要提高電纜現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員的素質(zhì)和水平，為交聯(lián)電纜制造工藝的改進(jìn)和產(chǎn)品質(zhì)量保障提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

［1］GB/T 3048—2007 電線電纜電性能試驗(yàn)方法 第12部分:局部放電試驗(yàn)［S］.

［2］葛景滂，邱昌容.局部放電測(cè)量［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1984.

［3］JB/T 10435—2004 電纜局部放電測(cè)試系統(tǒng)檢定方法［S］.