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直流耐壓與工頻耐壓的取舍:電纜與電機(jī)的不同選擇

來源:北京康高特儀器設(shè)備有限公司 發(fā)布時(shí)間:2026-10-15 11:05:24 作者: 瀏覽次數(shù):3293次 分類:技術(shù)文章

文章概述: 耐壓試驗(yàn)給絕緣施加高于運(yùn)行電壓的應(yīng)力,把缺陷逼出來,方法卻有兩套。差異根源在電場分布:交流下由介電常數(shù)決定,與運(yùn)行工況一致。直流下由電阻率決定,且擠包絕緣會積累空間電荷,撤壓后殘留電荷畸變局部場強(qiáng)。GB 50150-2016 第十七章的條文說明給出不推薦橡塑電纜做直流耐壓的三條理由:電場分布與交流不同,國際文件不推薦,運(yùn)行中出現(xiàn)過直流耐壓通過后投運(yùn)擊穿以及正常電纜被試驗(yàn)損壞的案例。僅對 U0 為十八千伏及以下的橡塑電纜,在條件不具備時(shí)允許直流替代。電機(jī)側(cè)相反,GB 50150-2016 第七章把定子繞組的直流耐壓與泄漏電流測量、交流耐壓兩項(xiàng)并列,直流耐壓取三倍額定電壓,交流耐壓按表 7.0.6 取 5 千伏、10 千伏、16 千伏,且交流耐壓須在絕緣電阻與吸收比達(dá)標(biāo)后進(jìn)行。預(yù)防性試驗(yàn)執(zhí)行 DL/T 596-2021 表 4,直流耐壓按檢修深度取三倍或 2.5 倍額定電壓,交流耐壓取 1.5 倍額定電壓或二倍額定電壓加 1000 伏,電源頻率為工頻 45 赫茲至 55 赫茲。設(shè)備側(cè)要分清一件事:電源由被試對象與規(guī)程決定,不由儀器決定。這條別搞反。

一、為什么電纜和電機(jī)會走到兩條路上

耐壓試驗(yàn)做的事很樸素:給絕緣施加高于運(yùn)行電壓的應(yīng)力,把藏在里面的缺陷逼出來。方法卻有兩套,一套加直流,一套加工頻交流。現(xiàn)場選哪一套,看起來是設(shè)備問題,實(shí)際是被試對象的絕緣結(jié)構(gòu)問題。電纜與電機(jī)正好給出兩個(gè)相反的答案,把它們放在一起對照,規(guī)則才看得清楚。

先說差異的根源。絕緣介質(zhì)里的電場分布,交流下由介電常數(shù)決定,直流下由電阻率決定。這兩個(gè)參數(shù)不是同一回事,材料的介電常數(shù)在正常工作范圍內(nèi)相當(dāng)穩(wěn)定,電阻率卻隨溫度與場強(qiáng)變化,也隨老化程度變化。于是同一個(gè)絕緣結(jié)構(gòu),在交流電壓下的電場分布和在直流電壓下的電場分布可以是兩副樣子。交流運(yùn)行時(shí)絕緣承受的應(yīng)力分布,只有用交流電壓才能復(fù)現(xiàn),這是交流耐壓在原理上的立足點(diǎn)。

直流耐壓能長期存在,靠的是兩個(gè)實(shí)打?qū)嵉膬?yōu)點(diǎn)。其一,直流下沒有持續(xù)的電容充電電流,試驗(yàn)電源只需供出微安級的泄漏電流,設(shè)備容量可以做得很小,體積和重量都降得下來,現(xiàn)場搬運(yùn)和供電都輕松。其二,直流下能測到一個(gè)交流耐壓給不出的量:泄漏電流,以及泄漏電流隨電壓等級、隨加壓時(shí)間的變化趨勢。這個(gè)量對判斷絕緣是否受潮、臟污或整體劣化很有價(jià)值。

問題出在另外兩種材料上。交聯(lián)聚乙烯這類擠包絕緣在直流電場下會積累空間電荷,電壓撤去之后電荷并不立刻消散,殘留在絕緣里的電荷會讓局部電場發(fā)生畸變。后果有兩層:試驗(yàn)當(dāng)時(shí)可能順利通過,投運(yùn)后在交流電壓疊加殘余電荷的作用下提前擊穿。也可能把原本細(xì)小的缺陷放大。GB 50150-2016 的條文說明里對這一點(diǎn)講得很直接,見下一章。

把耐壓試驗(yàn)放回絕緣診斷的整套流程里看,它的位置也更清楚。絕緣電阻、吸收比、極化指數(shù)、介質(zhì)損耗因數(shù)、泄漏電流這些項(xiàng)目屬于非破壞性試驗(yàn),施加的電壓不高,目的是判斷絕緣是否受潮、臟污或整體劣化,一般不損傷絕緣。耐壓試驗(yàn)屬于破壞性試驗(yàn),施加的倍數(shù)遠(yuǎn)高于運(yùn)行電壓,行便是通過,不行便當(dāng)場擊穿。兩類項(xiàng)目有先后:非破壞性試驗(yàn)的結(jié)果不達(dá)標(biāo),耐壓試驗(yàn)不該上,這條在 GB 50150-2016 的 7.0.3 里被寫成了明文要求。直流耐壓處在兩者之間,它施加的電壓高,屬耐壓范疇,卻能給出泄漏電流這類過程量,這是它在電機(jī)側(cè)被保留下來的又一個(gè)理由。

電機(jī)走的是另一條路。定子繞組的絕緣體系以環(huán)氧粉云母一類材料為主,結(jié)構(gòu)上也不是電纜那種同軸的長距離均勻介質(zhì),空間電荷積累帶來的問題不像擠包電纜那樣突出。同時(shí)電機(jī)繞組的電容量不大,直流耐壓設(shè)備容量小的優(yōu)勢在這里能充分發(fā)揮,而泄漏電流這個(gè)可測量的量在電機(jī)絕緣判斷上又有明確用途。于是規(guī)程在電機(jī)上把兩個(gè)項(xiàng)目都留了下來,一個(gè)測泄漏電流,一個(gè)考核耐受能力,各管一段。

二、直流和交流在絕緣里分別發(fā)生了什么

把兩種電壓下的物理過程拆開看,取舍的依據(jù)便不再是經(jīng)驗(yàn),而是可推導(dǎo)的結(jié)論。

交流電壓下,絕緣內(nèi)部各層的電場按介電常數(shù)分配。電纜的主絕緣、半導(dǎo)電層、附件界面各處的介電常數(shù)相對穩(wěn)定,電場分布與運(yùn)行工況一致,缺陷處在運(yùn)行中承受多大應(yīng)力,試驗(yàn)時(shí)便承受多大應(yīng)力。這是交流耐壓能反映運(yùn)行狀況的根本原因。代價(jià)是電源要持續(xù)供出電容電流,被試設(shè)備電容量越大,電源容量要求越高。一條長電纜的電容可達(dá)微法量級,工頻下要把它頂?shù)皆囼?yàn)電壓,電源容量相當(dāng)可觀,這也是現(xiàn)場改用變頻諧振、超低頻的原因。

直流電壓下,電場按電阻率分配。電阻率隨溫度變化的幅度遠(yuǎn)大于介電常數(shù),絕緣里溫度稍不均勻,電場分布便會偏離設(shè)計(jì)值。更麻煩的是空間電荷:直流電場持續(xù)作用時(shí),電荷在絕緣內(nèi)部和界面處積累,形成與外加電場反向或同向的附加場。加壓期間這個(gè)附加場改變實(shí)際場強(qiáng)分布,撤壓后殘留的電荷又成為新的場源。對擠包絕緣電纜而言,這一條已經(jīng)被運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)反復(fù)驗(yàn)證。

直流耐壓的判讀方式與交流耐壓也不同。交流耐壓看的是收尾結(jié)果:在規(guī)定電壓和規(guī)定時(shí)間內(nèi)有沒有擊穿、有沒有閃絡(luò)。直流耐壓除了看擊穿,還能看過程量:泄漏電流隨電壓等級是否成比例增長,隨加壓時(shí)間是否持續(xù)增大,各相之間的差值是否偏大。這些趨勢比一次讀數(shù)更能說明絕緣狀態(tài),也是直流耐壓在電機(jī)上仍被保留的理由。

兩種方法的另一處差別在設(shè)備側(cè)。直流耐壓設(shè)備輕便,對現(xiàn)場電源要求低,適合管廊、山區(qū)一類空間受限、電源條件差的地方。工頻交流耐壓設(shè)備笨重,長電纜試驗(yàn)時(shí)容量需求更大。近年變頻串聯(lián)諧振、超低頻、振蕩波一類交流方案把設(shè)備的體積和重量壓了下來,這個(gè)差距已經(jīng)不像過去那樣懸殊,但它仍是選型時(shí)會被拿出來比較的一項(xiàng)。

表1 直流耐壓和工頻交流耐壓的物理差異

比較項(xiàng)直流耐壓工頻交流耐壓
電場分布決定量電阻率,隨溫度與場強(qiáng)變化介電常數(shù),相對穩(wěn)定
與運(yùn)行工況的對應(yīng)電場分布不同,不能反映運(yùn)行狀況與運(yùn)行工況一致
空間電荷加壓期間積累,撤壓后有殘留無殘留空間電荷
電源容量需求只需供出泄漏電流,容量小需持續(xù)供出電容電流,容量大
可測量的過程量泄漏電流及其隨電壓、時(shí)間的變化基本只看擊穿與否
典型判讀方式泄漏電流趨勢加相間差值規(guī)定時(shí)間內(nèi)無擊穿、無閃絡(luò)

三、電纜側(cè):橡塑電纜為什么不推薦直流

GB 50150-2016 第十七章電力電纜線路的條文說明,把這件事的來龍去脈講得很完整,原文里有三層意思。

其一,原理層面。橡塑絕緣電力電纜采用直流耐壓存在明顯缺點(diǎn),直流電壓下的電場分布與交流電壓下的電場分布不同,不能反映實(shí)際運(yùn)行狀況。

其二,國際依據(jù)。國際大電網(wǎng)會議第 21 研究委員會 CIGRE SC21 WG21.09 工作組報(bào)告,以及 IEC SC 20A 的新工作項(xiàng)目提案文件,均不推薦采用直流耐壓試驗(yàn)作為橡塑絕緣電力電纜的竣工試驗(yàn)。

其三,運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。部分電纜在交接試驗(yàn)中直流耐壓順利通過,投運(yùn)不久卻發(fā)生絕緣擊穿事故。正常運(yùn)行的電纜被直流耐壓試驗(yàn)損壞的情況也時(shí)有發(fā)生。

三條并列,結(jié)論便落在條文上:橡塑絕緣電力電纜應(yīng)采用交流耐壓試驗(yàn)。條文同時(shí)留了一道口子——對 U0 為 18 kV 及以下的橡塑電纜,由于在現(xiàn)行 IEC 標(biāo)準(zhǔn)中保留了直流耐壓試驗(yàn),在條件不具備的情況下允許采用直流耐壓試驗(yàn)。這條口子的觸發(fā)條件是「條件不具備」,不是「圖省事」,把替代手段當(dāng)成常規(guī)手段用,與條文的本意是相悖的。

條文說明還交代了術(shù)語范圍,寫方案時(shí)容易搞錯(cuò):紙絕緣電纜指粘性油浸紙絕緣電纜和不滴流油浸紙絕緣電纜。橡塑絕緣電力電纜指聚氯乙烯絕緣、交聯(lián)聚乙烯絕緣、乙丙橡皮絕緣電力電纜。紙絕緣電纜與橡塑電纜不共用一套判據(jù),方案里要分開寫。

超低頻方法的進(jìn)入也有明確出處。條文說明提到,現(xiàn)行 IEC 電纜標(biāo)準(zhǔn)已把「對電纜的導(dǎo)體與接地屏蔽之間施加有效值為 3U0 的 0.1 Hz 電壓進(jìn)行耐壓 15 min」的方法,正式列為額定電壓 U0 為 3.6 kV 至 18 kV 的安裝后電氣試驗(yàn)方法選項(xiàng)之一,GB 50150-2016 也補(bǔ)充采用了這一試驗(yàn)方法。這正是 0.1 Hz 超低頻耐壓在交接試驗(yàn)里的依據(jù)位置——它是交流耐壓這一路里的具體實(shí)現(xiàn)形式,不是第三條路。

條文說明另有一處值得注意:考慮到局部放電現(xiàn)場測試技術(shù)的發(fā)展和部分單位的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),增加了條件具備時(shí) 66 kV 及以上橡塑絕緣電力電纜線路可進(jìn)行現(xiàn)場局部放電試驗(yàn)的要求。耐壓之外再疊一層局放檢測,檢出的是另一類缺陷。

四、電機(jī)側(cè):直流耐壓和工頻耐壓是并列兩項(xiàng)

翻開 GB 50150-2016 第 7 章交流電動機(jī),7.0.1 列出的試驗(yàn)項(xiàng)目里既有「定子繞組的直流耐壓試驗(yàn)和泄漏電流測量」,也有「定子繞組的交流耐壓試驗(yàn)」。兩項(xiàng)并列,不是二選一。這與電纜側(cè)的替代關(guān)系是根本差別,寫方案時(shí)不能套用同一套邏輯。

直流耐壓這一項(xiàng)見 7.0.5,規(guī)定有三層。適用對象:1000 V 以上及 1000 kW 以上、中性點(diǎn)連線已引出至出線端子板的定子繞組應(yīng)分相進(jìn)行。試驗(yàn)電壓:應(yīng)為定子繞組額定電壓的三倍。判讀:在規(guī)定的試驗(yàn)電壓下,各相泄漏電流的差值不應(yīng)大于其中較小值的百分之一百。當(dāng)峰值泄漏電流在 20 微安以下,根據(jù)絕緣電阻值和交流耐壓試驗(yàn)結(jié)果綜合判斷為良好時(shí),可不考慮各相間差值。中性點(diǎn)連線未引出的可不進(jìn)行此項(xiàng)試驗(yàn)。

交流耐壓這一項(xiàng)見 7.0.6,按表 7.0.6 取電壓:額定電壓 3 kV 對應(yīng)試驗(yàn)電壓 5 kV,6 kV 對應(yīng) 10 kV,10 kV 對應(yīng) 16 kV。

兩項(xiàng)之外還有配套條件。7.0.3 明確,進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)時(shí),繞組的絕緣應(yīng)滿足絕緣電阻與吸收比的要求,即順序不能顛倒,絕緣尚未達(dá)標(biāo)便上交流電壓屬違規(guī)操作。7.0.2 給出免做范圍:電壓 1000 V 以下且容量 100 kW 以下的電動機(jī),可按 7.0.1 條的部分項(xiàng)目進(jìn)行試驗(yàn),不必走完耐壓流程。7.0.4 則管繞組直流電阻,各相差別不應(yīng)超過其中較小值的百分之二。

發(fā)電機(jī)部分在 4.0.5 與 4.0.6,內(nèi)容比電動機(jī)更細(xì)。4.0.5 規(guī)定試驗(yàn)電壓為電機(jī)額定電壓的三倍,且試驗(yàn)電壓應(yīng)按每級 0.5 倍額定電壓分階段升高,每階段停留 1 分鐘并記錄泄漏電流。泄漏電流的判據(jù)是各相差別不大于其中較小值的百分之一百(20 微安以下可不考慮),泄漏電流不應(yīng)隨時(shí)間延長而增大,隨電壓不成比例地顯著增長時(shí)應(yīng)及時(shí)分析。規(guī)程還寫明氫冷電機(jī)應(yīng)在充氫前進(jìn)行試驗(yàn),嚴(yán)禁在置換氫過程中進(jìn)行。水內(nèi)冷電機(jī)試驗(yàn)時(shí)宜采用低壓屏蔽法,匯水管死接地的電機(jī)現(xiàn)場可不進(jìn)行該項(xiàng)試驗(yàn)。4.0.6 規(guī)定定子繞組交流耐壓試驗(yàn)電壓按表 4.0.6 取值,并給出一條現(xiàn)場很實(shí)用的出口:大容量發(fā)電機(jī)交流耐壓試驗(yàn),當(dāng)工頻交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備不能滿足要求時(shí),可采用諧振耐壓代替。

五、取舍邏輯的逐項(xiàng)對照

把兩個(gè)對象放在一起,取舍規(guī)則可以壓縮成幾條可執(zhí)行的判斷。

先看絕緣類型。橡塑擠包絕緣電纜優(yōu)先選交流,直流僅在 U0 為 18 kV 及以下且條件不具備時(shí)作替代。紙絕緣電纜不受這條限制,直流與交流均可按規(guī)程選用。電機(jī)繞組不存在擠包絕緣的空間電荷問題,直流耐壓得以保留,但它保留的目的是測泄漏電流,不是替代交流耐壓。

再看項(xiàng)目關(guān)系。電纜側(cè)兩個(gè)方法是替代關(guān)系,選了交流便不必再做直流,做了直流也不能當(dāng)作交流驗(yàn)證已經(jīng)完成。電機(jī)側(cè)兩個(gè)方法是并列關(guān)系,交接試驗(yàn)與預(yù)防性試驗(yàn)都要排進(jìn)作業(yè)清單,做完直流耐壓再上交流耐壓,順序不能顛倒。

再看判據(jù)形態(tài)。電纜側(cè)交流耐壓的判據(jù)是規(guī)定時(shí)間內(nèi)無擊穿、無閃絡(luò)。直流耐壓若被采用,監(jiān)視的是泄漏電流。電機(jī)側(cè)直流耐壓給的是泄漏電流的數(shù)值與趨勢,交流耐壓給的是通過與否的結(jié)論,兩個(gè)結(jié)果合起來才構(gòu)成完整判斷。

再看設(shè)備選型。電纜長、電容大,工頻直接加壓的容量需求高,現(xiàn)場多用變頻串聯(lián)諧振、超低頻或振蕩波來實(shí)現(xiàn)交流耐壓。電機(jī)電容量小,工頻耐壓設(shè)備的容量壓力不大,規(guī)程對交流耐壓的電源頻率也寫得很明確,DL/T 596-2021 表 4 注明試驗(yàn)電源頻率為工頻,工頻交流耐壓頻率范圍為 45 Hz 至 55 Hz。

表2 電纜與電機(jī)在耐壓方法上的取舍對照

判斷維度電力電纜電機(jī)繞組
直流與交流的關(guān)系替代關(guān)系,橡塑電纜優(yōu)先交流并列關(guān)系,兩項(xiàng)都要排進(jìn)清單
直流耐壓的定位紙絕緣電纜可用,橡塑電纜受限測泄漏電流及其趨勢的常規(guī)項(xiàng)目
交流耐壓的定位橡塑電纜的交接與預(yù)防性主方法考核耐受能力的終裁項(xiàng)目
試驗(yàn)順序按絕緣類型選方法,無疊加要求絕緣電阻、直流耐壓合格后再做交流耐壓
電源頻率可用變頻諧振、超低頻、振蕩波工頻,45 Hz 至 55 Hz
主要依據(jù)GB 50150-2016 第十七章GB 50150-2016 第 7 章與第 4 章

六、交接和預(yù)防性兩套口徑怎么接

同一個(gè)對象在交接試驗(yàn)和預(yù)防性試驗(yàn)里,口徑并不一樣,方案里要寫清依據(jù)的是哪一本。

交接試驗(yàn)執(zhí)行 GB 50150-2016。電纜側(cè)按第十七章,橡塑絕緣電纜采用交流耐壓試驗(yàn),U0 為 18 kV 及以下且條件不具備時(shí)允許直流替代,0.1 Hz 超低頻方法已被補(bǔ)充采用。電機(jī)側(cè)按第 7 章,7.0.5 的直流耐壓與 7.0.6 的交流耐壓都要排,7.0.2 給出小容量低壓電動機(jī)的免做范圍,7.0.3 規(guī)定交流耐壓的前提條件。發(fā)電機(jī)側(cè)按 4.0.5 與 4.0.6 執(zhí)行。

預(yù)防性試驗(yàn)執(zhí)行 DL/T 596-2021。交流電動機(jī)的試驗(yàn)項(xiàng)目與周期、要求都寫在表 4 里,直流耐壓一項(xiàng)的周期是 A 級檢修時(shí)與更換繞組后,試驗(yàn)電壓為:全部更換繞組時(shí)取三倍額定電壓,大修或局部更換繞組時(shí)取 2.5 倍額定電壓。泄漏電流相間差別不宜大于其中較小值的百分之一百,泄漏電流在 20 微安以下者不作規(guī)定。1000 V 以下電機(jī)可不進(jìn)行該試驗(yàn)。交流耐壓一項(xiàng)的周期是 A 級檢修后與更換繞組后,試驗(yàn)電壓為:大修時(shí)不更換或局部更換定子繞組后取 1.5 倍額定電壓且不低于 1000 V,全部更換定子繞組后取二倍額定電壓加 1000 V 且不低于 1500 V。

預(yù)防性試驗(yàn)這一側(cè)的清單也值得完整抄一遍。DL/T 596-2021 表 4 把交流電動機(jī)的試驗(yàn)項(xiàng)目與周期、要求排成一張表,作業(yè)時(shí)照著排即可。首項(xiàng)測繞組的絕緣電阻與吸收比,500 kW 及以上的電動機(jī)應(yīng)測吸收比或極化指數(shù),環(huán)氧粉云母絕緣的吸收比不應(yīng)小于 1.6、極化指數(shù)不應(yīng)小于 2.0。3000 V 以下的電動機(jī)使用 1000 V 絕緣電阻表,3000 V 及以上者使用 2500 V 表。第二項(xiàng)測繞組直流電阻,周期不超過兩年(1000 V 及以上或 100 kW 及以上)、A 級檢修時(shí)及必要時(shí)。第三項(xiàng)是定子繞組泄漏電流和直流耐壓,第四項(xiàng)是定子繞組交流耐壓,兩項(xiàng)的周期與判據(jù)見前文。末兩項(xiàng)分別針對繞線式電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組、同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的交流耐壓。整張表讀下來是一條清晰的主線:先做不施加高壓的判斷,再做帶過程量的直流耐壓,末了才上交流耐壓。

表4 DL/T 596-2021 表 4 中交流電動機(jī)的項(xiàng)目與周期

項(xiàng)目周期要求與判據(jù)
繞組絕緣電阻和吸收比A 級檢修時(shí)、必要時(shí)500 kW 及以上測吸收比或極化指數(shù),環(huán)氧粉云母絕緣吸收比不小于 1.6、極化指數(shù)不小于 2.0
繞組直流電阻不超過兩年、A 級檢修時(shí)、必要時(shí)各相差別不超過較小值的百分之二,中性點(diǎn)未引出者測線間,差別不超過百分之一
定子繞組泄漏電流和直流耐壓A 級檢修時(shí)、更換繞組后全部更換繞組取三倍額定電壓,大修或局部更換取 2.5 倍額定電壓
定子繞組交流耐壓A 級檢修后、更換繞組后不更換或局部更換取 1.5 倍額定電壓且不低于 1000 V,全部更換取二倍額定電壓加 1000 V 且不低于 1500 V
繞線式電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組交流耐壓A 級檢修后、更換繞組后按轉(zhuǎn)子工況取電壓,不可逆與可逆兩檔不同
同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組交流耐壓A 級檢修后、更換繞組后按產(chǎn)品技術(shù)文件與規(guī)程要求執(zhí)行

兩本規(guī)程在電機(jī)側(cè)的數(shù)字不一樣,這不是矛盾,是場景不同。交接試驗(yàn)面對的是新安裝設(shè)備,取三倍額定電壓。預(yù)防性試驗(yàn)面對的是已運(yùn)行設(shè)備,按檢修深度分級取 2.5 倍或 1.5 倍。寫方案時(shí)把階段寫清楚,便不會出現(xiàn)拿預(yù)防性試驗(yàn)的電壓去做交接驗(yàn)收,或者反過來。

表3 電機(jī)側(cè)兩套口徑的對照

項(xiàng)目交接試驗(yàn) GB 50150-2016預(yù)防性試驗(yàn) DL/T 596-2021
定子繞組直流耐壓額定電壓的三倍(7.0.5)全部更換繞組取三倍額定電壓,大修或局部更換取 2.5 倍
直流耐壓的判讀各相泄漏電流差值不大于較小值的百分之一百,20 微安以下可不考慮相間差別不宜大于較小值的百分之一百,20 微安以下不作規(guī)定
定子繞組交流耐壓3 kV 取 5 kV,6 kV 取 10 kV,10 kV 取 16 kV不更換或局部更換取 1.5 倍額定電壓且不低于 1000 V,全部更換取二倍額定電壓加 1000 V 且不低于 1500 V
交流耐壓的頻率工頻,容量不滿足時(shí)可用諧振耐壓代替工頻,45 Hz 至 55 Hz
免做范圍1000 V 以下且 100 kW 以下按部分項(xiàng)目進(jìn)行1000 V 以下電機(jī)可不進(jìn)行直流耐壓

七、現(xiàn)場常見的七個(gè)問題

1、橡塑電纜能不能圖省事用直流耐壓

不建議。GB 50150-2016 的條文說明給出三條理由:電場分布與交流不同、國際文件不推薦、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)中已有直流耐壓通過后投運(yùn)擊穿和被直流耐壓損壞的案例。條文留的口子只針對 U0 為 18 kV 及以下且條件不具備的情形,屬于替代手段,不該常態(tài)化使用。

2、直流耐壓通過后為什么還會擊穿

空間電荷是主因。直流電場下電荷在絕緣內(nèi)部和界面處積累,撤壓后殘留電荷形成附加場,投運(yùn)后與交流電壓疊加,局部場強(qiáng)被抬高。條文說明里「投運(yùn)后不久發(fā)生絕緣擊穿事故」指的正是這一類。

3、電機(jī)為什么兩項(xiàng)都要做

兩項(xiàng)給的信息不同。直流耐壓給的是泄漏電流的數(shù)值與變化趨勢,反映的是絕緣是否受潮、臟污或整體劣化。交流耐壓考核的是耐受能力,結(jié)果是能否繼續(xù)運(yùn)行。GB 50150-2016 的 7.0.1 把兩項(xiàng)都列進(jìn)試驗(yàn)項(xiàng)目,DL/T 596-2021 表 4 也是兩項(xiàng)并存,沒有互相替代的關(guān)系。

4、交流耐壓能不能先做

不能。7.0.3 明確,進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)時(shí)繞組的絕緣應(yīng)滿足絕緣電阻與吸收比的要求。順序是絕緣電阻、直流耐壓、交流耐壓,前一項(xiàng)不達(dá)標(biāo)便上后一項(xiàng),等于把不該承受的應(yīng)力加到有缺陷的絕緣上。

5、長電纜工頻加壓容量不夠怎么辦

GB 50150-2016 的 4.0.6 里給發(fā)電機(jī)的出口是改用諧振耐壓,這一思路在電纜側(cè)同樣是現(xiàn)場通行的做法。變頻串聯(lián)諧振、0.1 Hz 超低頻、振蕩波都屬于交流耐壓這一路的具體實(shí)現(xiàn),條文說明還寫明 0.1 Hz 加 3U0 保持 15 分鐘已被補(bǔ)充采用。

6、泄漏電流差值偏大說明什么

要看數(shù)值區(qū)間。規(guī)程規(guī)定各相泄漏電流的差值不應(yīng)大于其中較小值的百分之一百,峰值泄漏電流在 20 微安以下且綜合判斷良好時(shí)可不考慮相間差值。差值偏大往往指向某一相存在局部缺陷或受潮,宜結(jié)合絕緣電阻與歷史數(shù)據(jù)一起判斷,并觀察泄漏電流是否隨加壓時(shí)間持續(xù)增大。

7、直流耐壓做完可以直接投運(yùn)嗎

現(xiàn)場有過這樣的情形:直流耐壓報(bào)告上寫著合格,電纜投運(yùn)不到半年卻在一次操作過電壓后擊穿,回頭查不到施工缺陷,只剩下當(dāng)初那份合格的直流報(bào)告。條文說明里提到的正常運(yùn)行的電纜被直流耐壓試驗(yàn)損壞,指的正是這一類。因此電纜側(cè)做完直流耐壓不能直接投運(yùn),需要先評估絕緣狀態(tài),即便判定通過,也宜按規(guī)程逐級降壓并充分放電,避免殘余電荷帶來人身傷害與運(yùn)行電場畸變的風(fēng)險(xiǎn)。電機(jī)側(cè)則要看直流耐壓之后交流耐壓是否也通過,兩項(xiàng)都通過才算完成該階段的絕緣考核。

八、結(jié)語和北京康高特(KGT)的產(chǎn)品落地

直流耐壓與工頻耐壓的取舍,不是兩臺設(shè)備之間的比較,它由絕緣材料決定,也由項(xiàng)目關(guān)系與規(guī)程階段共同決定。電纜側(cè)因?yàn)閿D包絕緣的空間電荷問題,把直流耐壓從常規(guī)手段降為受限的替代手段。電機(jī)側(cè)因?yàn)榻^緣體系與電容量都不同,把直流耐壓保留為測泄漏電流的常規(guī)項(xiàng)目,與工頻耐壓并列。方案里把對象和階段寫清楚,方法的選擇便沒有多少模糊空間。

落到設(shè)備上,有一條原則很重要:電源由被試對象與規(guī)程要求決定,不由儀器決定。同一臺耐壓設(shè)備可能同時(shí)具備交流輸出和直流輸出,能不能用直流,取決于對面接的是橡塑電纜還是電機(jī)繞組,取決于這一階段是交接還是預(yù)防性試驗(yàn),與設(shè)備本身能提供什么波形無關(guān)。

北京康高特(KGT)代理的 MEGGER VLF CR-60HP 余弦方波電纜耐壓試驗(yàn)系統(tǒng),輸出電壓為 0 至 60 千伏峰值,支持余弦方波與正弦波兩種波形,默認(rèn)工作頻率 0.1 Hz,可向下兼容 0.05 Hz 與 0.02 Hz 兩檔低頻。帶載容量在 0.1 Hz 下為 3 微法,0.05 Hz 下為 6 微法,0.02 Hz 下為 15 微法。電壓測量誤差不大于正負(fù)百分之三,泄漏電流測量范圍 0 至 1000 微安、誤差不大于正負(fù)百分之五。防護(hù)等級 IP54,支持交流與直流兩種供電方式,可覆蓋 35 kV 及以下交聯(lián)聚乙烯、油紙、橡膠絕緣電纜的耐壓試驗(yàn),也可用于避雷器、絕緣子一類設(shè)備的低頻耐壓測試。該設(shè)備具備直流輸出模式,可對電纜和開關(guān)設(shè)備做直流測試,但在橡塑電纜上是否啟用直流,仍應(yīng)按前文的三條理由判斷。

同為超低頻方案的 MEGGER VLF Sine 45kV 電纜測試儀輸出 0 至 45 千伏連續(xù)可調(diào)的峰值正弦波,頻率同樣支持 0.1 Hz、0.05 Hz、0.02 Hz 三檔,帶載能力上限為 10 微法,并集成了超低頻耐壓、介質(zhì)損耗測量、局部放電檢測三項(xiàng)功能,電壓測量誤差不大于正負(fù)百分之二,介損測量分辨率 0.001%,局放檢測靈敏度可達(dá) 5 皮庫,防護(hù)等級 IP54。耐壓之外順便把介損和局放一起測掉,對需要評估絕緣老化程度的線路更劃算。

電機(jī)側(cè)則是另一套組合。北京康高特(KGT)自研的孟德多源局部放電檢測儀可與超低頻電壓源、工頻電壓源、串聯(lián)諧振電壓源搭配使用,官方標(biāo)明的檢測對象包含電力電纜與電機(jī),在電機(jī)定子繞組上的定位精度為 5 毫米以內(nèi),局放檢測范圍為 0.1 皮庫至 10000 皮庫。它提供的是加壓之后的缺陷識別與定位能力,耐壓電源仍按規(guī)程與被試對象另行配置。需要說明的是,MEGGER 的 VLF 產(chǎn)品線面向電纜線路,不覆蓋電機(jī)繞組的耐壓試驗(yàn)。電機(jī)側(cè)按 GB 50150-2016 第 7 章與 DL/T 596-2021 表 4 執(zhí)行,工頻耐壓與直流耐壓兩項(xiàng)都要排進(jìn)作業(yè)清單。把這條邊界寫進(jìn)方案,選型時(shí)才不會張冠李戴。

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