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为什么现在说高压电缆不能做直流耐压
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发布时间：2014-8-19
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一、为什么现在说高压电缆不能做直流耐压
问题回答一：
高压电缆不能做直流耐压试验仅指橡塑绝缘电力电缆。
橡塑绝缘电力电缆是塑料绝缘电缆和橡皮绝缘电缆的总称。塑料绝缘电缆包括聚氯乙烯绝缘、聚乙烯绝缘和交联聚乙烯绝缘电力电缆（交联聚乙烯（XLPE））；橡皮绝缘电缆包括乙丙橡皮绝缘电力电缆等。
油纸绝缘电力电缆和不滴流油纸绝缘电力电缆、自容式充油电缆，可以做交流耐压试验,也可以做直流耐压试验。
要回答这个“为什么”比较难，要先说说设备的高压试验的原则问题。
高压试验技术的一个通用原则：试品上所施加的试验电压场强必须模拟高压设备的运行工况。高压试验得出的通过或不通过的结论要代表高压设备中的薄弱点是否对今后的运行带来危害。这就意味着试验中的故障机理应与设备运行中的机理有相同的物理过程。
按照此原则，XLPE电缆进行直流耐压试验的问题主要表现在以下几个方面：
⑴直流电压下，电缆绝缘的电场分布取决于材料的体积电阻率，而交流电压下的电场分布取决于各介质的介电常数，特别是在电缆终端头、接头盒等电缆附件中的直流电场强度的分布和交流电场强度的分布完全不同，而且直流电压下绝缘老化的机理和交流电压下的老化机理不相同。因此，直流耐压试验不能模拟XLPE电缆的运行工况。
⑵ XLPE电缆在直流电压下会产生“记忆”效应，存储积累单极性残余电荷。一旦有了由于直流耐压试验引起的“记忆性”，需要很长时间才能将这种直流偏压释放。电缆如果在直流残余电荷未完全释放之前投入运行，直流偏压便会叠加在工频电压峰值上，使得电缆上的电压值远远超过其额定电压，从而有可能导致电缆绝缘击穿。
⑶直流耐压试验时，会有电子注入到聚合物介质内部，形成空间电荷，使该处的电场强度降低，从而难于发生击穿。XLPE电缆的半导体凸出处和污秽点等处容易产生空间电荷。但如果在试验时电缆终端头发生表面闪络或电缆附件击穿，会造成电缆芯线上产生波振荡，在已积聚空间电荷的地点，由于振荡电压极性迅速改变为异极性，使该处电场强度显著增大，可能损坏绝缘，造成多点击穿。
⑷XLPE电缆致命的一个弱点是绝缘内易产生水树枝，一旦产生水树枝，在直流电压下会迅速转变为电树枝，并形成放电，加速了绝缘劣化，以致于运行后在工频电压作用下形成击穿。而单纯的水树枝在交流工作电压下还能保持相当的耐压值，并能保持一段时间。
实践也表明，直流耐压试验不能有效发现交流电压作用下的某些缺陷，如在电缆附件内，绝缘若有机械损伤或应力锥放错等缺陷。在交流电压下绝缘最易发生击穿的地点，在直流电压下往往不能击穿。直流电压下绝缘击穿处往往发生在交流工作条件下绝缘平时不发生击穿的地点。
参考文献 《高压交联电缆现场交流耐压试验》
问题回答二：
电力电缆作为一种输电设备，具有占地少，供电可靠，有利于提高电力系统功率因素，运行、维护工作简单方便，有利于美化城市，具有保密性等优点。在城市配网及城网改造和新兴的现代化企业中的作用正日益突出，由于进行直流耐压的种类较多，接线方式各异，试验结果差别很大，即对同一电缆用不同试验设备，不同接线测取泄漏电流，也会得到相差各异的数值。随着交联电缆的广泛使用，对油浸纸绝缘电缆和交联聚乙烯绝缘电缆都采用直流耐压试验是否合适，如何正确判断电缆的试验结果，能否投入运行，这些都是我们在工作中遇到的实质性问题，需要我们正确地判断并得出正确的结论，为电缆的安全运行提供可靠的依据。
一、直流耐压试验对发现纸绝缘电缆缺陷的有效性
直流耐压试验用来判断纸绝缘电缆的好坏已有几十年的经验，实践证明效果良好，可获取其内部缺陷的可靠数据。首先要从电缆直流耐压与泄漏电流测量意义上来说，电缆在直流电压的作用下，电缆绝缘中的电压按绝缘电阻分布，当电缆绝缘存在着有发展性局部缺陷时，直流电压将大部分加在与缺陷串联的未损坏的部分上，所以直流耐压试验比交流耐压试验更容易发现电缆的局部缺陷。电缆的直流耐压试验和直流泄漏电流测量在其意义上是不同的，直流耐压试验和直流泄漏电流测量同时进行，是因为在实际工作中，两者在接线和使用设备测试等方面是完全相同的。在一般情况下直流耐压试验是用来检查绝缘干枯、气泡、纸绝缘中的机械损伤和工艺包缠缺陷等有效办法；泄漏电流的测试是检查绝缘老化、受潮的有效办法。
直流耐压试验的目的在于检验电缆的耐压强度，它对发现纸绝缘介质中的受潮，机械损伤等局部缺陷比较有效，因为在直流电压下绝缘介质中的电压按电阻系数分布，当介质有缺陷时，电压主要被与缺陷部分串联的未损介质的电阻承受，使缺陷更容易暴露。较有利于发现介质缺陷。电缆纸绝缘在直流电压下的击穿强度约为交流电压下的二倍，以上所以可施加更高的直流电压对绝缘介质进行耐压强度的考验。在许多情况下，用摇表测量电缆的绝缘良好，而在直流耐压试验中发生绝缘被击穿，因此直流耐压是检测纸绝缘中、高压电缆缺陷的有效手段。
二、直流耐压试验对交联聚乙烯绝缘电缆的局限性
交联聚乙烯绝缘电缆，由于它的电性能优良，制造工艺简单，安装方便，得到了广泛的采用。已成为纸绝缘电缆的替代品。高压试验的一个通用原则，被试品上所施加的试验电压场强应模拟高压电器的运行状况。而直流耐压试验对发现纸绝缘电缆缺陷十分有效，但对交联聚乙烯绝缘电缆则未必有效，而且还可能产生负作用，主要表现在以下几个方面：
1、交联聚乙烯绝缘电缆在交、直流电压下的电场分布不同交联聚乙烯绝缘层是采用聚乙烯经化学交联而成，属整体型绝缘结构，其介电常数为2.1--2.3受温度变化的影响较小。在交流电压下，交联聚乙烯电缆绝缘层内的电场分布是由介电常数决定的，即电场强度是按介电常数反比例分配的，这种分布比较稳定。在直流电压作用下其绝缘层中的电场强度是按绝缘电阻系数正比例分配的。而绝缘电阻系数分布是不均匀的，这是因为在交联聚乙烯电缆处于交联过程中不可避免地溶入一定量的副产品，它们具有相对小的绝缘电阻系数但在绝缘层径向分布是不均匀的，所以在直流电压下交联聚乙烯电缆绝缘层中的电场分布不同于理想的圆柱体绝缘结构，与材料的不均匀性有关。
2、交联聚乙烯绝缘电缆在直流电压下会积累单极性电荷，一旦有了由于直流耐压试验引起的单极性空间电荷需要很长时间才能将这种电荷释放，电缆如果在直流残余电荷未完全释放之前投入运行，直流电压便会叠加在工频电压峰值上，使得电缆上的电压值远远超过其额定电压，它将加速绝缘老化缩短使用寿命，严重的会发生绝缘击穿。
3、交联聚乙烯绝缘电缆的半导体凸出处和污秽点等处容易产生空间电荷，但如果在试验时电缆终端头发生表面闪络或电缆附件击穿，会造成电缆芯线中产生波振荡，对其他正常的电缆和接头的绝缘造成危害。交联聚乙烯绝缘电缆一个致命弱点是绝缘内容易产生水树枝，一旦产生水树枝在直流电压下，会迅速转变为电树枝，并形成放电，加速了绝缘水劣化，以至于在运行工频电压作用下形成击穿。
4、直流耐压试验不能有效发现交流电压作用下的某些缺陷，如在电缆附件内，绝缘若有机械损伤等缺陷在交流电压下绝缘最易发生击穿的部位，在直流电压下往往不能发生击穿。直流电压下绝缘击穿处往往发生在交流工作条件下绝缘平时不发生击穿的部位。因此直流耐压试验不能模拟高压交联电缆的运行工况，试验效果差，并且有一定的危害性，所以直流耐压试验对检测交联聚乙烯绝缘电缆缺陷有明显的不足。
二、为什么要使用超低频高压发生器
超低频绝缘耐压试验实际上是工频耐压试验的一种替代方法。我们知道，在对大型发电机、电缆等试品进行工频耐压试验时，由于它们的绝缘层呈现较大的电容量，所以需要很大容量的试验变压器或谐振变压器。这样一些巨大的设备，不但笨重，造价高，而且使用十分不便。为了解决这一矛盾，电力部门采用了降低试验频率，从而降低了试验电源的容量。从国内外多年的理论和实践证明，用0.1Hz超低频耐压试验替代工频耐压试验，不但能有同样的等效性，而且设备的体积大为缩小，重量大为减轻 ，理论上容量约为工频的五百分之一。试验程序大大地减化，与工频试验相比优越性更多。这就是为什么发达国家普遍采用这一方法的原因。我国电力部已委托武汉高压研究所起草了《35kV及以下交联聚乙烯绝缘电力电缆超低频（0.1Hz）耐压试验方法》行业标准。我国正在推广这一方法，本仪器是根据我国这一需要研制而成的。可广泛用于电缆、大型高压旋转电机、电力电容器的交流耐压试验之中。
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