1、淺談交聯聚乙烯電力電纜的超低頻介電性能的測試    【摘 要】交聯聚乙烯電纜的絕緣測試方法及其老化評定標準還沒有統一。高壓交聯聚乙烯絕緣測試委員會提出采用直流泄漏電流、介質損耗角正切、局部放電等測試等方法用作交聯聚乙烯電纜的絕緣測試。本文之中，筆者采用超低頻下交聯聚乙烯電纜的介質損耗角正切作為其中的一種方法，這種方法能極為有效地作于現場電力電纜的性能測試和評定。 【關鍵字】交聯聚乙烯電力電纜；超低頻介電性能；介質損耗角正切 1、前言 介質損耗角正切（tg）是絕緣材料絕緣特性的重要指標之一。在工程中所有的絕緣材料在外電場的作用下，由于絕緣介質導電（材料的導

2、電能力）和介質極化（介質在電場作用下，構成電介質的分子或原子的電荷將產生相對的位移，這種位移造成正負電荷中心不再重合，這種現象稱為介質極化）的滯后效應，并在其內部產生能量的損耗。這種能量的損耗在檢測中是以介質損耗角正切來表征。對絕緣介質損耗角正切值大小的要求，往往與其使用條件和使用場合而有所不同，通常對高頻絕緣（通信電纜用聚乙烯）或高壓電纜絕緣（交聯聚乙烯），往往要求其具有極小的介質損耗角正切。因為絕緣介質損耗會引起介質內部發熱損耗，而這種損耗引起的功率損耗與使用的頻率和電壓成正比。因此，電纜絕緣的介質損耗的大小，直接關系到電纜輸電容量以及電纜長期的使用壽命，所以準確如實地測量交聯聚乙烯（XL

3、PE）絕緣電纜的介質損耗角正切是值得探討的問題。 2、測定超低頻下介質損耗角正切的優點 測定超低頻下介質損耗角正切有如下優點： 2.1電源裝置可小型化 電力電纜的介質損耗角正切通常是在工頻下測量的，若被測電纜較長時，就需要大容量電源裝置，這對現場測試而言是十分困難的。然而采用0.1赫的超低頻測試，則電源裝置可小容量化，從而可減輕重量。 2.2可消除感應危害 用工頻測定電纜的介質損耗角正切時，被測電纜要從帶電電線方面感應電壓，從而產生測量誤差。而用超低頻測量時，測量頻率和感應電壓的頻率差別很大，在輸出處采用濾波器就可除去感應電壓，這樣就只測量頻率下的值而排除了感應危害。 2.3易于進行老化檢測

4、可把水樹枝看作為交聯聚乙烯電纜老化的首要因素，當發生水樹枝時，測得的介質損耗角正切和直流泄露電流有增大的趨勢。在超低頻下測試介質損耗角正切時，由于測量頻率相對工頻而言是極低的，這就反映出電纜的直流特性，從而可能易于檢測出水樹枝。 3、測試方法 超低頻介電性能可用電橋法或吸收電流法進行測定。之前研制的低頻電橋，雖可以用于試樣的測試，但僅能用于低電壓下的測定，筆者考慮了高壓下也能測定，所以采用西林電橋來確定。 3.1電路組成 通過對測量電路的分析，可以看到雖然此電路的構成與西林電橋的電路相同，但與一般工頻測試有如下三點差別： 1）測量電路采用的是新式電源裝置； 2）在0.1赫時，為了在平衡點檢測靈

5、敏，必須增大橋路電阻值約50倍，達15千歐，這樣最小能測tg為0.01%。再者，在理論上不改變橋路電阻值，還可增大電容值，以提高檢測靈敏度。 3）最后一點區別在于測試電路中的檢測器上，通過對檢測器結構的分析可知：用直流電壓表檢測不平衡電壓，觀察記錄儀的記錄可實現平衡的調節。 3.2測定方法 與西林電橋的測試方法相同，調節橋路電阻值和電容值使電路達平衡后，介質損耗角正切tg和電容值可按照固定的公式進行計算。 4、試樣制備 準備如下四組試樣以備試驗使用： A、22千伏未老化的交聯聚乙烯絕緣電纜，長度為50米，數量為1根； B、6.6千伏CV從運行的電纜上截取的電纜，長度為5米，數量為1根； C、1

6、5千伏未老化的乙丙膠皮絕緣電纜，長度為10米，數量為1根； D、6.6千伏CV從運行狀態下截取的電纜，長度約為10米，數量為30根。 5、實驗結果和討論 5.1低壓頻和工頻下的介質損耗角正切的比較 上述試樣中A、B、C的工頻為50赫，分別在0.2、0.1、0.05赫對以上三組試樣進行超低頻下的損耗角正切值測量可知：對于新的交聯聚乙烯電纜而言，不論頻率大小如何，其tg大致不變，對于經運行后取下的交聯聚乙烯電纜和新的乙丙膠皮電纜，隨頻率的下降而tg趨向增大。且經運行后取下的交聯聚乙烯電纜的tg與新電纜的也不相同。工頻下tg較大，則在超低頻下一般也趨向較大，若能找出這與絕緣性能的關系，那就可進行有效

7、的絕緣測試，而新的乙丙膠皮電纜的tg較大是由于填充劑的影響。 5.2經運行后取下的交聯聚乙烯電纜的超低頻介電性能 對運行過電纜（試樣D）作了tg和直流泄漏電流測試，下面進行對比分析： 1）通過對0.1和50赫下的介質損耗角正切與電容的比較可以知：0.1赫下的tg除二、三個值以外，大致上為50赫下的1.5倍，在同一電纜和同一頻率下，0.1赫和50赫下的靜電容比為1.007-0.997。 2）通過對tg和直流泄露電流之間關系圖的分析，可以得到超低頻介質損耗角正切與直流泄露電流以及極化比的關系，當泄漏電流增大，則0.1赫下的tg值亦增大，而50赫下的tg變化不明顯，由此可見0.1赫下的tg反映了電纜

8、絕緣層的直流特性，而直流泄漏電流是在加16千伏后10分鐘測得值。而通過對0.1和50赫下的tg與極化比關系圖的分析可知，二者之間沒有什么相關性，此處所述極化比是指加電壓16千伏后經1分鐘和10分鐘時的電流值之比。 3）除去感應危害的分析，如前所述，當測量頻率和工頻相差懸殊時，可去除工頻感應。為了對此進行模擬試驗，把工頻電壓加于電纜屏蔽層，而后測試超低頻下的tg值，通過對感應電壓的干擾圖分析可知：當有和沒有感應電壓時，在工頻下測試得的tg的差別較大，而在超低頻下測試的話，兩者相同。因此在電纜敷設現場測試時，若采用超低頻測試，則不會發生感應危害問題。 6、結語 對交聯聚乙烯電纜超低頻介質損耗角正切的測試及其試驗結果的分析可得到