1、前言本标准等同采用美国石油学会标准 潜油电泵电缆试验推荐作法 第一版 年月 日 其技术内容相同 编写方法和格式完全与其相对应 仅有小的编辑性修改将原表格改为封闭式的 并在其中增加了分开横线将表注置于边框内为理解条文的需要 增加了两个采用说明的注以及为便于对卡普顿 的了解增加了一个脚注根据标准的需要 增加了附录 标准的附录 列出了 标准的第 章 直流高电位试验做法将计量单位一律改为我国的法定计量单位 为方便使用在法定计量单位和量值后 以括号的形式给出相应的英制计量单位和量值 而将采用 英制单位的表 表 以附录 提示的附录列出本标准的附录 为标准的附录附录 为提示的附录本标准由中华人民共和国石油和
2、化学工业局提出本标准由全国石油钻采设备和工具标准化委员会归口本标准起草单位胜利石油管理局无杆采油泵公司本标准主要起草人严锡梁马运堂王丽萍前言本推荐做法隶属于 现场操作设备标准化分会管理本推荐做法自封面打印的日期起生效可以从收到日自愿采用出版物可供任何愿意采纳的人使用 美国石油学会已做了不懈的努力以保证其中所含数据的准确性和可靠性 但是学会对所出版的推荐做法不作代理 担保或保证 并特此明确表示 对于因使用本出版物而造成的损失或损坏对于使用可能与任何联邦州或市的法规有矛盾的本出版物而发生的与这些法规的任何抵触 本出版物不承担任何义务或责任欢迎对本推荐做法提出修改建议并请将建议提交 勘探和生产部主管
3、 地址是中华人民共和国国家标准潜油电泵电缆试验方法国家质量技术监督局 批准 实施范围总则本标准适用于潜油电泵电缆系统的测试 通常电缆测试分两类工厂测试和现场测试 本标准仅论述现场测试程序工厂测试对成品预期应用符合期望性能指标提供保证 涉及的所有测试都是用来检测整个电缆在材料和制作过程中的缺陷 对于新电缆 其典型测试包括交流电直流电 绝缘电阻和导体电阻 这些内容都包含在诸如 和 中对于任何一种测试都应想到在实际测试中 受过损伤的电缆其电缺陷可能测不出来因为测试是在条件相对于油井条件的检验条件下进行的 因此对于受过损伤的井下电缆会接着产生代价更高的故障 测试只是一个简单的对当时绝缘的指示并不是一个
4、对电缆未来性能的保证本标准中所述测试程序和测试值以通用作法为基础 尽管如此 在特殊情况下仍需采用工程判断对测试值和适用的程序进行确定结构本标准论述了潜油电泵电缆系统的现场测试主要分为三部分 第一部分提出了总的定义 术语概况 安全情况和电缆系统的准备指南第 章 第 章 第二部分讲述了进行测试的不同情况 第 章第 章 第三部分讲述了测试方法和测试程序第 章 第 章权限本标准包括潜油电缆系统通常认可的作法每一装置应遵循地区省和国家的所有适用的规则和法规定义本标准采用下列定义交流电测试交流电测试由生产厂家完成用于确定电缆绝缘是否完好 所施加的交流电压用作通过或击穿试验 交流电测试很少用于现场见第 章采
5、用说明的名称为 潜油电泵电缆试验推荐作法 此推荐作法叙述了直流高电位试验方法 由于为本标准所采用而作为附录 列出 和 的名称分别为 潜油电泵电缆推荐规程 乙丙橡胶绝缘及 潜油电泵电缆推荐规程 聚丙烯绝缘 此两推荐规程中 列出了导体电阻和绝缘电阻测试 由于其导体电阻测试不属于本标准论述的测试范围其绝缘电阻测试是引用本标准等同采用的 标准 因而未作为附录列出 的名称为 电力电缆制造现场高直流电压测试指导规则 由于此标准只是对高直流电压测试提出了一些指导规则并无评价潜油电泵电缆状况的具体要求和作法 所以也未作为附录列出验收测试验收测试是由用户对所收到新电缆和其连接装置进行的测试 用以确定电缆是否在运
6、输和搬运过程中受到损伤 见第 章导体电阻导体电阻是导体阻止电子 直流电流流动的性质它受导体截面积 导体长度 导体材料及导体温度的影响接头接头是电传导的附件 用于传导从井口到井底封隔器间的电力 这些附件由分开的两个元件组成连接时电路闭合直流电测试直流电测试由生产厂家或用户完成 用于确定电缆绝缘是否完好所施加的直流电压用作通过或击穿试验 施加该电压下的泄漏电流可用作电缆质量的测量比较见第 章诊断测试诊断测试用以确定故障点 判定故障原因和评估已确定故障点并经修理之后再使用的电缆的工作状况 这些测试还有助于确定电缆是否可以再使用 见第 章接地棒 放电电阻器接地棒用于测试之后电缆放电 接地棒是个组合体
7、其电阻在测试电压下不低于高电位测试高电位测试力求提供非破坏性的交流或直流绝缘强度测试 直流高电位测试所采用的电压值是倍的绝缘材料额定电压加上 或更高 交流高电位测试所采用的电压值为大于 倍的绝缘材料额定电压值该测试可以是电流泄漏测试或耐电压测试直流高电位测试通常广泛用于验收和维护 检验 测试绝缘电导绝缘电导等于绝缘电阻的倒数 通常其计量单位为采用说明中此处的单位为 改为法定计量单位为 如将此作为计量单位则带来计算测试结果的不便 因此去掉 而改为 但最终测试要求是相同的 在随后的表表 中也作同样的处理绝缘阻抗绝缘阻抗是交流电通过绝缘时抵抗电流动的一个电参数 阻抗包括电阻和交流电效应 阻抗的变化可
8、由绝缘的缺陷或变形引起绝缘电阻绝缘电阻 是绝缘的一种性质 它抵抗直流电流通过绝缘见第 章绝缘电阻测试绝缘电阻测试是通过在绝缘材料上施加直流电压来进行的 这将会通过绝缘产生泄漏电流 所施加电压与泄漏电流的比值就是绝缘电阻 本测试使用兆欧表 见第 章泄漏电流泄漏电流是通过绝缘介质或由绝缘表面与电缆端子传导形成的电流 泄漏电流通常以微安计量井场测试井场测试包括电缆在下井过程和下井之后的测试 用以检测电缆系统是否损坏以决定是否适宜启动或继续操作 见第 章兆欧表测试兆欧表测试是在施加 或更小值电压下所进行的绝缘电阻测试 见第 章穿头穿头穿通护套是电导体周围压力 流体的屏障 可以通过连接器或电缆引线进行电
9、连接电缆头电缆头是与电机连接的电连接器 它将电机油与井液隔离 电机引接电缆 是较短的扁电缆用于连接电缆头和动力电缆功率因数功率因数是电路中产生动力的电流与该电路中总的电流的比值 对于纯正弦波形来说其功率因数的定义是 或有效功率与总 或视在功率的比值维护测试维护检验 测试包括对使用过的电缆在安装之前或重新下井之前进行的高压测试见第 章时域反射计时域反射计 是一种测试仪器它将电压脉冲通向一定长度的电缆 信号就会从由于绝缘不正常而造成阻抗明显变化的地方反馈回来见绝缘性能说明绝缘是导体周围用以隔绝导体的材料 材料的性质影响着绝缘的性能 它防止电击穿 允许导体将电能传送到特定位置应用绝缘是否完好要通过高
10、电压测试和电阻测试来确定推荐法 和 详细论述了电缆的判断准则 的表 中推荐了测试电缆时的直流高电压要求见附录这些准则提供了绝缘完好性的指标 但没有定义在使用中电缆的性能 电缆的性能与电缆绝缘的完好和时间有关绝缘电阻与材料的尺寸有关 材料的特性与其体积电阻率绝缘电阻常数 有关 由于电缆的绝缘实际上是绕在芯线外周的管状材料 因此电阻随总直径 和导体直径 的比值下降高质量的电绝缘材料的典型电阻常数已由动力电缆工业确定 这些常数基于多年高电压下的工作经验 例如三元乙丙橡胶 绝缘可接受的最小电阻率为交流电压为 时新绝缘为而聚丙烯为 许多潜油电缆采用的是聚丙烯绝缘 本标准中对聚丙烯将采用 同样的值已暴露于
11、周围环境的绝缘体明显要比新绝缘体的电阻常数低 对于用过的电缆 低电阻值对潜油泵的使用仍可提供适宜的绝缘建议采用表 中比较电缆特性的方法 其中分验收测试和维护检验测试的规定 在验收和维护检验测试时考虑到绝缘特性下降系数 宜根据表 进行调整 这些数值是绝缘电阻的最小推荐值多股绞合的芯线比实心 单股 导体的绝缘值要高 这种接触面积的增大使其截面积成正比增加但截面积上的微小差别对绝缘电阻的影响较小尺寸较大的芯线具有较大的截面积 截面积的增大会引起绝缘电阻的减小表 高电压测试要求厚度 额定值 工厂测试 直流 验收测试 直流 维护测试 直流表 聚丙烯和热固性三元乙丙橡胶的 系数类型 工厂测试 验收测试 维
12、护测试聚丙烯热固性三元乙丙橡胶表 和表 列出了影响电缆性能的结构参数 对于新电缆其体积电阻率用于确定绝缘层厚度为和 的电缆的最小绝缘电阻值和与之相关的电导泄漏 标称厚度为绝缘层的最小厚度 为 标称厚度为 绝缘层的最小厚度 为 总直径 可以按下式计算举例美国线规 号单股电缆标称直径 的最小总直径为表中列出了最小值供最坏环境下使用表 聚丙烯电缆工厂测试芯线尺寸号数股数芯线直径电阻 电导 电阻 电导注 见表 热固性三元乙丙橡胶电缆工厂测试芯线尺寸号数股数芯线直径电阻 电导 电阻 电导表 完芯线尺寸号数股数芯线直径电阻 电导 电阻 电导注 见表 表 供现场测试条件下计算电缆的绝缘电阻和电导 其中验收值
13、列于表 和表 维护值列于表 和表表 聚丙烯电缆验收测试芯线尺寸号数股数芯线直径电阻 电导 电阻 电导注 见表 热固性三元乙丙橡胶电缆验收测试芯线尺寸号数股数芯线直径电阻 电导 电阻 电导注 见表 聚丙烯电缆维护测试芯线尺寸号数股数芯线直径电阻 电导 电阻 电导注 见表 热固性三元乙丙橡胶电缆维护测试芯线尺寸号数股数芯线直径电阻 电导 电阻 电导注 见限制这些表仅作参考 现场经验的运用应以实际的油井条件为基础 世界上有许多电缆其运行参数偏离表中所列值 例如有一个组织 对所有规格和材料的电缆都采用同样的值对此很少或没有任何数据使广泛使用的绝缘电阻测试与实际电缆的介电强度相对应 因此 若绝缘电阻是所
14、用的唯一考核参数则电缆可能会在其它所有有效寿命已耗尽之前就被过早地报废了为了比较同一根电缆中三相导体的相关条件 有些测试者提出相间按 的比值 如果所有的绝缘电阻读数都大于表中所列的允许最小值则 的比值不适用 如果其中一相绝缘电阻读数低于表中所列的允许最小值建议采用 中规定的用高电压步骤测试法检测电缆对于短电缆绝缘电阻测试需要用具有扩大量程的兆欧表 量程不得小于程序所有电缆的测试均需遵照第 章和第 章中所述的程序执行系数 指的是温度为 时的值 对于现场测试应该用温度校正系数将其校正至时的值不同的绝缘材料体现不同的温度系数 尽管有一些方法用于确定温度系数但实际上大多数电绝缘材料的温度系数是表 源于
15、 出版物 列出了系数为 的校正系数 表中未列出的温度其温度校正系数可由下列关系式计算校正系数 测试温度校正系数 测试温度表 绝缘 温度校正系数温度 温度校正系数 温度 温度校正系数由于源于绝缘电阻测量的温度校正系数与源于高电压直流泄漏测量的温度校正系数不同 与此相关 校正泄漏电流值可能会出现误差该表不同地用于某一电阻值 和电导值 泄漏 读数的确定 以下两例说明该计算方法例电阻值读数电缆温度表中的校正值温度校正的电阻长度校正后的电阻将校正后的电阻与表中芯线尺寸相对应的值相比较 通常 若校正后的电阻值等于或大于表中所列值 则该电缆可以验收例电导值电缆温度表中的校正值温度校正电导长度校正后的电导将校
16、正后的电导与表中对应值相比较 通常 若校正后的电导值等于或小于表中所列值则该电缆可以验收安全说明电缆系统的直流高压测试涉及到与正常供电电路工作有关的所有危险以及几项特殊危险应用电压消失后在很长一段时间内电缆仍有直流电荷这是因为绝缘体的高电容和介电吸收特性 因此 要执行正确的接地程序以防对人员造成伤害另外对电缆进行高压直流测试 不正确接地会造成危险 所有绝缘材料都有这一特性程序通常电缆构成的电路有一端或多端远离测试设备和人员 应该将这些端部清理或加上防护措施以确保人身安全 在这些位置和测试人员之间要有可靠的电话通讯设备所有端部以及被测试部件的连接引线需进行防护以避免偶然接触造成伤害如可在所有端部
17、设置栅栏进行封闭或设看守人员 端部要求与测试无关的因素隔开至少 的距离在任何工作开始之前所有部件都要求断电 每相导体 铠皮和邻近所有不通电的金属元件都要采用接地连接 唯一不接地的情况是导体正在进行电压测试当直流电压施加于电缆时绝缘体内会有残余电荷存在 测试后每根导体都要用接地棒放电 然后 接地装置应与每根导体重新接触 接地时间要足以使电缆完全放电 放电时间可以是所施加电压持续时间的 倍 否则 即使未施加电压也有触电的危险使用大于 直流电压完成试验后 还应注意其他的预防措施 应将所有导线和铠皮组合在一起 接地外观检查说明该程序包括电测试之前以及进行期间电缆系统的外观检查适用于本标准中的所有测试作
18、为程序的一部分应将电缆卷到另一个滚筒上 然后再重新卷到原来的滚筒上应用在电测试之前第一次应用要求正确的方式检查电缆的物理损伤或老化 第二次应用是判定测试期间电性能变化的原因限制由于外观检查是主观的 因而本程序在检查过程中主要依靠技术人员的经验 培训技能和知识范围外观检查本身并不能取代电测试 但在电测试之前 可以找出电缆刮擦或需要修理的原因若铠皮完好无损 盘绕电缆时外观检查只能观察电缆的铠装情况 其他电缆组件可在电缆端进行检查在一些地区 尽管进行了检查 但由于恶劣的油井条件和较高的操作费用而不能照常进行维修下列程序中给出了外观检查时考虑的一般项目 详细的工艺方法参考生产厂家或设备修理的有关资料程
19、序初次外观检查是为了评估电缆的整体情况 将电缆从一个滚筒盘绕至另一个滚筒是为了检查明显的物理损伤或老化情况 以便决定是废弃或是继续进行测试和修理 如果决定修理 应该对损坏的地方进行处理以便能进行电测试铠装铠装的基本作用是对内部材料进行包裹和进行机械保护 若铠皮受挤压则应去掉铠皮以检查电缆护套 若铠皮裂开 应对其进行修理 所有铠皮都会有一定程度的腐蚀 可以根据材料损失的百分数以及在油井中使用时间长短估计其剩余的使用寿命护套护套的作用和重要性因电缆的设计而异 若护套已损坏 应去掉以检查绝缘层 硬化脆化 会导致护套在安装的移动过程中破裂 除非是绝缘层上有裂口 否则电测试不能发现硬化 绝缘软化或膨胀会
20、影响电缆寿命绝缘保护层绝缘保护层编织层 丝带 挤塑层 的作用是包裹和保护内部的绝缘体这一层不可以修理 这一层受到损坏或硬化则要求废弃这段电缆 绝缘保护层变色一般说明环境温度较高或有某种油井污染物不一定表示材料的老化铅护层是一种金属绝缘保护层特别用于硫化氢 含气和高温油井 铅护层会出现气眼 裂口和脆化 若出现这些现象 铅护层就失去了作用 这段电缆就应截掉然后将其修复完整绝缘层绝缘层是确定电缆是否能通过电测试的部分 若绝缘层损坏则必须进行修理 若绝缘层硬化 软化或脆化这段电缆也应废弃 热塑材料的软化会使导体在电缆中间浮动这样该段电缆也不得不废弃绝缘材料就象分子筛 可使一定的碳氢化合物通过绝缘层移到
21、导体表面 聚合物也改变特性 这种粘性材料会使其连接和拼接很困难绝缘层变色表示环境温度较高或有某种油井污染物 不一定是表示材料已经老化 但如果直流测试出现高漏导变色则可表示绝缘性能受损聚合物如卡普顿 可用于绝缘层和导体之间其对待方式与上面提前的绝缘保护层相同卡普顿 原名 是美国杜邦 公司生产的一种聚酰亚胺产品品牌导体导体是用来传导电流的 导体损坏处的电缆应截掉 损坏的种类有切口刻痕 断裂和伸长电机引接电缆电缆头引接电缆和电缆头在油井中应用是最困难的 其尺寸和材料受到限制 由于机械应力和工作时所处的高温位置 对引接电缆和电缆头通常不做重复使用若决定重复使用该组件 则电缆应当按照上述程序进行检查应当
22、检查电缆头以确保铠皮和电缆头壳体之间机械连接良好 若插头 引线端子或绝缘有任何损害 则电缆头需更换 若插头不对中 电缆头亦应更换 形密封环不可重复使用连接装置电缆部分应按以上所述进行检查 应检查壳体以确保电缆铠皮和壳体间机械连接良好 若插头有损坏或不对中 连接装置应该更换 密封表面应该完好清洁 相配合橡胶表面应完好无损 关键部位和螺纹处应检查以便于正确配合国家认可的实验室认证的装置 若尚未取消认证可不予限制电缆准备说明该程序包含了进行电测试而对电缆系统进行的清洁和准备工作 本程序适合于本标准中的所有测试作为程序的一部分 电缆可以从一个滚筒缠绕到另一个滚筒上并检查物理损伤应用当电压等级升高时严格
23、按照本程序应用变得尤为重要限制电缆端部 连接装置 穿头和电线头应准备好 以防止在测试时出现泄漏或电弧 若不按照本程序操作 测试结果可能不一致并会造成绝缘损坏程序测试之前 应使电缆系统达到室温并使其排出气体应进行连续性检查以确保所有的连接装置外壳与电缆的铠皮形成一个连续的通径每相导体应进行连续性测试以确保电缆芯线或连接装置无折损应对每一相电缆芯线进行导体电阻检测 本测试需要一个灵敏的欧姆表或电桥式电阻表 通过恰当解释仪表读数可以分辨出是薄弱连接或是导体有缺陷 典型规格的导体电阻列于表 中 三相导体中每一相之间的电阻差值不得大于 且应在表中所列值的 之内表 典型规格导体的电阻规格 股数 标称直径最
24、大电阻裸铜镀铜或带有连接装置的电缆带有连接装置的电缆应按下述步骤准备穿头穿通护套 电缆头和其它压力 流体隔离屏障在进行电测试之前应先进行压力测试 电缆头通常的测试压力为 左右 在有些地区电缆头还进行真空测试连接装置应该用不导电的溶剂进行彻底清洁和完全干透 使用前热收缩管 电机油和其它待测试的绝缘件应保持完全清洁警告如果未去掉污物 可能会出现电弧造成绝缘损坏清洁之前 应当避免电接触并保证具有充分的电绝缘以避免测试过程产生电弧 这其中包括 一个绝缘接头紧密配合的绝缘管 延伸插头或高质量的绝缘油接头和穿头应优先选用绝缘相配合的连接方式公插头上的电可以通过高介电 非粘附预收缩管隔离 见图 对于待测项不
25、能采用加热法将收缩管收缩因为加热所达到的温度有可能超过绝缘材料允许的温度所需要的配合取决于待测连接件的类型 具有短的公插头的连接件需要采用紧配合 绝缘插座和长公插头的配合相对不那么严格 在所有情况下建议绝缘管与连接件的底部配合松一些 至少与接触的末端有 间隙见图插座的电触头可以通过绝缘引出头隔离 见图 引出头与测试头间留有间隙以便安全连接 引出头的端部需要修圆见图 以使采用接触弹簧的连接件不会被损坏 引出头导体的外径需要与待测连接器的类型相匹配 建议采用高介电性能的收缩管以提高引出头的绝缘性能可以选用模制的测试插塞并将其插在电缆头上 见图 插塞应保持清洁还可采用另一技术将电缆头浸入干净的介电油
26、中应当注意避免电缆和电缆头上有井液或其它材料污染介电油图 带有高介电 非粘附预收缩管公插头的电缆图 公插头上高介电 非粘附预收缩管的位置图 具有以绝缘引接头隔离的插座的位置图 电缆头触头上模制测试插座的位置不带连接装置的电缆末端没有连接装置的电缆应按下述步骤准备去掉铠皮和绝缘层外的其它所有材料 所去掉的材料包括护套层纺织层丝带和铅护层 只留下绝缘材料 在电缆的两端最小应裸露 长的绝缘材料绝缘材料的表面应当用不导电的溶剂彻底清洁并将其完全干燥 收缩管 电机油和其它用于测试的绝缘体在使用之前都应保持完全清洁警告如果未去掉污物 可能会出现电弧造成绝缘损坏在与测试端相接的电缆的端部 应从每一导体端部最
27、小去掉 的绝缘层将待测相的导体尽可能远离其它相的导体 应确保去掉绝缘层的导体待测相 端部与其它导体端部或地面间的距离不小于在电缆的另一端 用硅胶泥 电油泥或者塑料袋作为电晕放电防护 将待测相的导体尽可能远离其它相的导体 确保该相导体的端部与其它导体端部或地面间的距离不小于验收测试说明验收测试是由用户在收到厂家的新电缆时所作的测试 目的是为了确定在装运过程中电缆是否有损坏和有无整体的制造缺陷 若新电线曾经储存过则在下井之前也要进行验收测试应用验收测试包括绝缘电阻测试见 章和随后的直流高电位测试 见 章限制验收测试用于新电缆 用过的电缆测试在较低的电压下进行其种类有维护检验测试井场测试和诊断测试维
28、护检验 测试说明维护检验测试包括下井前对用过的电缆进行的高电位测试 其目的是为了确定该电缆是否可以重新使用应用维护测试应在每次起出修理或重新使用储存过的电缆之前进行维护测试包括绝缘电阻测试见第 章和随后的直流高电位测试 见第 章 用于直流维护测试的最高电压要低于原始的验收测试等级限制电缆下到油井中 由于环境和使用的影响会老化 因为电缆特性的这种变化高压测试等级应进行调整用于确定电缆性能的最小直流测试等级是维护测试值最大直流测试等级不宜超过验收测试值对于具体应用应采用实际的现场经验来确定适当的测试等级 应当避免长期或重复应用高电压井场测试说明井场测试包括电缆下井期间或之后进行的低电能测试 目的是
29、以非破坏性的测试方式评估井场条件下电缆的电系统是否毁坏 由于使用的是低电能测试等级 这些测试一般只能表示整个电系统部件的总体缺陷情况其部件包括 连接件穿头 电缆电缆头和电机 测试仪器包括兆欧表 见第 章 伏欧表和时域反射计见第 章应用井场测试主要包括系统的绝缘电阻测试 绝缘电阻测试通常采用兆欧表 由于绝缘电阻随温度的变化而变化 当电缆下入油井时 电阻通常呈非线性迅速下降绝缘电阻读数突然下降或降到底表示系统出现故障 以往经验是必须起出设备进行修理 然而工业经验显示绝缘电阻低于 时潜油电泵也可启动运行伏欧表用来确认导体和电机电路的连续性井场测试的另一种方法是用时域反射计 时域反射计已被广泛用于其它
30、领域 但在本领域其技术成功有限 时域反射计的主要优点是它判断整个电缆缺陷深度的能力限制井场测试数据的解释最终取决于与特定油田或油井历史数据的对比影响绝缘电阻的变量有地面温度井底温度电缆型号下井深度 井下压力液面高度 井液气体电缆先前的暴露接线端子的准备 湿度测试电压和测试程序 由于涉及所有这些变量 绝缘电阻测试值很少相同 但是根据经验 绝缘电阻值是系统变化的重要指示电缆阻抗的变化可以在时域反射计上得到反映 时域反射计信号降低取决于绝缘材料 并且在吸收井液时变大 反射信号的降低会使得读数解释困难诊断故障 测试说明诊断故障 测试是为了确定电缆故障的位置应用诊断测试是在电缆系统的验收测试 维护检验
31、测试或井场测试失败后进行的有几种测试方法可供选择见第 章 确定故障位置的诊断测试方法按破坏能力递增排序如下物理检查绝缘电阻测试 时域反射计测试 高电位摩莱环路定位桥式故障定位器 测试直流高电位测试以及用电容放电仪 高压电击设备 进行判断只有当所有设备与电缆断开之后才可进行摩莱环路定位测试直流高电位测试和用电容放电仪进行判断用以确定故障原因的更大范围的诊断测试一般由制造厂家或在专门的试验室进行这些测试通常超出了现场测试的范围限制诊断测试应首先按照具有最小损害性测试的顺序进行重要的是这些试验要让合格的 受过培训的人员来做电容放电测试具有破坏性 直流高电位测试可能有破坏性尤其是当能量释放高时这种损坏
32、太严重有可能无法对原故障点进行分析泄漏电流 绝缘导电率 和绝缘电阻测试结果在很大程度上取决于电缆从油井起出到测试之前的时间间隔 随着电缆的冷却 干燥和脱气 测试数据将有所改善绝缘电阻 兆欧表测试说明电缆的绝缘电阻用测量极高电阻值的直流兆欧表测量 兆欧表一般体积小 价格适中 并广泛为电缆厂家和用户所用绝缘电阻测试能用作电缆绝缘的质量检验从而确定已用过电缆的严重故障和总体缺陷应用绝缘电阻测试在验收测试 维护 检验 测试和诊断测试中都要进行绝缘电阻测试要注意工人安全 设备应按照制造厂家的说明书进行操作绝缘电阻的测试在周围环境下进行 测得的绝缘电阻与下列因素有关 温度电缆结构电缆长度导体尺寸 电缆电压
33、额定值 绝缘层厚度 电缆测试之前暴露时间 测试端子的准备 湿度 测试电压和测试程序对于已下井的电缆所测的绝缘电阻值较低 这是由于增加了一些变量的影响包括井底温度井液和暴露时间 另外 潜油电泵系统的组成部分如电机连接件穿头和接头下入井中后 其绝缘电阻值也会降低验收测试需要用温度校正系数把绝缘电阻转换成常温 下的值 对于所测的特殊设计的电缆 其温度校正系数可以从电缆生产厂家获取验收绝缘电阻值是根据第 章介绍的方法计算的第 章的表格中给出的绝缘电阻值皆为在 直压下的 由于电缆的绝缘可模拟为大量的并联电阻器因此当电缆长度增加时兆欧表的读数随之降低因此需要用所测的电阻兆欧表读数乘以电缆长度 所得到的值与
34、表中给出的标准临界值进行比较限制电缆绝缘材料将影响绝缘电阻读数 室温下 聚丙烯比三元乙丙橡胶的绝缘电阻值高环境因素也影响绝缘电阻 温度的升高会使绝缘电阻值减小 空气潮湿或电缆受潮会使绝缘电阻降低 量级或更多绝缘电阻测试通常在潜油电泵安装过程中进行 当电缆逐渐下入井中时 随着油井温度的升高 绝缘电阻值会逐渐降低当电缆接触到液面时绝缘电阻的读数通常会迅速下降井液和气体会渗入电缆绝缘层和护套层结果使电缆的绝缘电阻值在井中较低 当电缆从井中起出后 这些液体和气体开始脱离电缆 绝缘电阻值相应会增大这个排放液体和气体的过程可持续几天对于损坏的铅护套电缆这个过程会更长根据电缆型号的不同 兆欧表的直流测试电压
35、从 到 不等 将不同测试电压等级下所测的电阻值进行比较是很困难的 因此大多数测试采用的是 直流电压 当较高的电压施加于轻微损坏或严重损坏的电缆时 就不该使用较高的测试电压来代替直流高电位测试 见第 章接有井下传感器的电缆系统在进行绝缘电阻测试时可提出其电压等级的限制 选择电压等级时可与生产商联系测试程序根据第 章中所述的安全操作程序第 章中所述的电缆准备程序和设备生产厂家的使用说明执行该程序该测试使用的是直流电源兆欧表 其额定电压为每两相导体间都需要进行绝缘电阻测试每相导体和铠皮间也应进行绝缘电阻测试 其中铠皮应接地 大多数仪器采用的是负极接地为模拟电机与电缆连接情况 进行 捆绑 测试 将三相
36、导体的末端连接在一起 然后进行绝缘电阻测试 捆绑 测试的绝缘电阻值 要比相似测试条件下导体末端未连接所测得的电阻值明显要低电缆通电直至读数稳定并在这一刻记录读数在电测试过程中 应采取预防措施 避免与通电表面相接触当电缆通以直流电时 绝缘体内会留有残余电荷 每一相导体在测试完毕后都应放电 接地时间应充分长以使电缆完全放电 放电时间宜为所施加电压持续时间的 倍否则即使没有施加电压仍然有电击的危险直流高电位测试说明为保证质量本章提到潜油电泵电缆和其附属装置的直流高电位测试内容 附属装置包括电机引线 电缆头猪尾引线穿头 连接装置 连接件和其它任何与电缆连接的机械组件电机和大多数井下传感器都特别说明不可
37、进行高电位测试尽管潜油电泵电缆是在交流高电位下使用但直流测试仪器比相应的交流测试设备体积小 价格低廉并认为较安全直流高电位测试人员测试电缆的泄漏电流微安值 所测试的泄漏电流具体值与下列因素有关 绝缘材料施加的电压电缆长度温度湿度和末端连接 最大可验收泄漏电流临界值是根据实践得来的应用对于每一种不同的测试其直流高电位测试电压的等级亦不同 工厂测试验收测试和维护 检验测试的测试电压列于表 为了减小施加在绝缘层上的应力降低电缆的损伤 也为了允许条件的变化验收测试和维护检验 测试的电压等级通常比工厂测试的电压等级低 这些数值是相与地之间测量值表 潜油电泵电缆直流试验电压电缆额定值交流 相对相 工厂测试
38、电压 验收测试电压 维护测试电压表 中的测试电压等级取自国际电气与电子工程师学会标准 这是为通过击穿型测试而规定的数值 其中每一步的测试方法可参考 见附录表 中的维护测试电压等级指的是最小值 现场测试中 验收测试的电压等级指的是最大值验收测试中的泄漏电流值应按照第 章中介绍的方法进行计算在第 章表中所列的泄漏电导值 将单位统一为 由于电缆绝缘可以看作是大量并联的电阻器因此随着电缆长度的增加 微安读数将增加 因此 所测量的泄漏电流 要除以测试电压 再除以电缆的长度 这样得出的数值才可以与表中的标准值进行比较对于连接件穿头电缆头及电缆与这些附件的总成件所采用的试验电压见表表 连接件 穿头和电缆头的
39、直流试验电压电缆额定值交流 相对相验收测试电压 维护测试电压限制当所测试的电缆较短小于 和或 电缆端部不清洁时 所测试的数据会不准确 因为表面电阻的减小会在末端产生大量的泄漏电流 由于电缆长度短在评价电机引接电缆时末端影响也起着很重要的作用高温和高湿可导致对电缆绝缘质量的评估不准确 一个高压测试设备生产厂家建议采用 袋 测试法 将塑料袋套在裸露的电缆末端上 这样袋中的空气会被电离尤其在高湿条件下 测试时会产生末端防护系统使末端泄漏降到最小当电缆初次在地面进行测试时在井下工作过程中井液和气体渗入电缆聚合材料会导致波动的泄漏电流值 只要这些井液被释放出 电缆的读数就稳定了超过表 中的直测试电压会使
40、电缆绝缘产生一个电压应力 根据其条件可不同程度地弱化绝缘性能 电力工业的经验表明这个应力作用是累加的 但用推荐的最小维护 检验测试等级以上的电压进行测试所取得的好处远大于所涉及的危险性 特别是对于较新的电缆典型的潜油电缆有一个绝缘厚度 足以承受表 中的验收测试电压 而对电缆寿命没有明显影响电缆头和电机引线不适于这个电压 因为其绝缘厚度受到泵和油井套管之间空隙的限制而较小 测试这些部件时应特别注意以避免测试过程中失效或更坏的是当下井时预先准备的这些部件失效 最终用户在征求组件制造厂的建议之后应仔细选择验收电压等级一般的作法是电缆头和电机引线在油井中使用之后不再重新使用 这是由于空间限制和工作处温
41、度的影响 会导致其损坏和老化除非模压橡胶连接件和电缆部件已进行了正常的清洗 检查和测试 否则不能重新利用注意 连接器终端穿头和电缆头的合理准备对通过高压测试至关重要 终端应按第 章的说明准备 若终端未经合理准备 会引起电弧 形成一条碳通道常会使连接设备受到损伤与电缆系统相接的井下传感器对测试电压等级有所限制 请与厂家联系可用的电压等级测试程序遵照第 章论述的安全程序第 章论述的电缆准备程序和厂家说明书应使用充足电能直流电进行测试 以便能维持规定的测试电压等级该程序将其它两根导体以及铠皮和任何其它金属件接地 测试时高压测试引线接测试的导体大多数高电位测试器使用负极引线 因为负电荷把电子导入在导体
42、周围形成有效护层的绝缘体在重新使用了交流电源之后 正电荷会使绝缘体增加电场应力 可导致过早失效在现场测试条件下 如果采用了正常的接地程序见第 章 使用正极引线不应导致预应力失效没有进行测试的导体 铠皮连接装置的壳体和任何其它金属件应接地 测试设备的接地引线应就地接地然后把测试引线连接到正在进行测试相的裸导体上在设备的限制范围内测试电压要逐渐增加直至达到所要求的测试电压 见表 和表 达到规定的测试电压等级的全部时间不应少于 这样可防止绝缘体上的脉冲应力当电压正在增加时不应超过测试设备的充电电流极限 测试电压应在规定的测试电压下保持测试完成后应用电压应降到零当电缆使用直流电压时绝缘体中会保留残余电
43、荷 测试之后 每根导体都应接地 接地时间要足以使电缆完全放电可达到施加电压持续时间的 倍 否则 即使没有施加电压也有电击的危险对其它两根已预先接地的导线重复以上程序 切记每次测试之后导体接地以确保电缆断电上述测试 电缆可在空气中或浸在水中进行 浸水测试将提供一种辅助的方法分辨其缺陷 否则检查不出来交流电测试说明交流高电位测试是工厂试验 不在现场进行 为了有助于理解如何和为何进行测试提供下列信息应用潜油电泵电缆是为交流操作设计的 因此用交流测试来判断电缆的完整性 由于使用不同类型的信号 因此交流测试能发现直流测试不能辨别的缺陷工厂交流测试在电缆制造期间作两次即中间测试和最后测试 交流测试电压要比
44、直流测试电压低得多 工厂测试电压见表 使用的电源频率为 或交流测试不象直流测试一样使绝缘体极化 用交流测试比直流测试更能分辨故障 部分原因是交流电压对电缆所施加的电应力等级较高若时间充足交流测试电压将通过绝缘体的薄弱或缺陷处引起燃烧 查出同样的问题则要求较高的直流测试电压表 交流电压试验电缆的额定电压相对相 工厂交流电压试验持续在直流测试中电缆绝缘体起的是一个电阻器的作用 在交流测试中 电缆绝缘体相当于一个电容器与直流测试不同 在交流测试完成并且所施加的电压降到零之后 在电缆上没有残余电荷 使用交流测试当测试结束后 不必为担心电缆上会有残余电荷而进行防护在准备电缆终端接头时仍需要小心并注意细节
45、 在本标准介绍的测试电压下不论是交流测试还是直流测试对终端的类型要求没有本质区别 在交流测试中电缆端部损失对长电缆来说不明显 而直流测试中电缆端部损失会产生非常大的影响甚至会给出错误的读数除了测量泄漏电流交流测试设备还可用于测量绝缘体的电容和功率因数限制交流电压测试的电力 无功功率要求大大高于直流电压测试 一般需要高出 倍 交流可调变压器比直流测试设备体积大 价格高因为设备尺寸和重量的原因使运输较困难交流测试设备电力要求根据电缆需要测试的电流和电压而定 例如在 下测试长度相美国线规 号 型圆电缆进行测试的无功功率将超过 该值是按照频率 下电缆电容为 的值计算的相反对相同的电缆进行直流测试 测试
46、设备的额定电容量 主要由所需的泄漏的电流决定对于该电缆测试设备要求额定容量为 按照 直流电压下测试时电缆泄漏电流为当直流或交流电压施加于电缆时 电应力作用于绝缘体上 在距导体近的区域电应力最高 随着距离增加电应力逐渐减小导体的几何形状 绞股与单股 铜线表面的刮痕或沟槽会造成更高的电应力集中 在交流测试中这些区域所增加的电应力集中会造成绝缘体性能过早地减弱甚至出现故障气体渗入电缆绝缘层会使绝缘层本身形成微小孔隙 微小的气泡 在交流高压测试中 孔隙中的气体开始放电和产生电弧 这种电晕放电会导致绝缘体的物理性能退化从而导致电故障若出现故障常规非谐振的测试设备的交流电会在故障点烧出一个较大的洞 这就是
47、影响了对电缆故障原因的辨别 另外 交流故障产生的电弧会损坏邻近绝缘的导体有研究报告指出 交流高压测试的时间延长能够减弱聚丙烯绝缘的电强度 而这会导致绝缘材料的击穿电压降低故障点测试摩莱环路定位桥式故障探测器 测试说明摩莱环路定位是一种电桥 用于迅速探测单股或多股导体电缆的故障点 这里所述的试验 用的是高压摩莱环路定位仪器应用摩莱环路定位是一种由其它测试已经证明的无损害故障定位方法 与其它故障定位仪器比较 该仪器方便携带且价格低廉电缆通以直流高电压 该仪器用一个平衡电桥来确定故障点的相对位置限制摩莱环路定位技术需要在故障位置有一个导电的碳通路 碳通路成为检测电路的一部分可能有必要增加击穿电压控制
48、以便在故障点形成碳通路在测试时对于打开的导电体 直接短路或者在导电体上有多种故障 摩莱环路定位不能够工作摩莱环路定位只有在将设备从井中起出后才可以使用程序摩莱环路定位测试时采用的是直流高电压并应考虑测试人员安全见第 章的所有注意事项 测试仪器应按照生产厂家的推荐规程来使用 电缆应按照第 章中的说明来准备通过将合适的电路导线与待测电导体相接来确定故障点的位置 该电导体应该与电桥电路中的另一导体相接以便进行读数比较 利用直流电压并调整电位计以使电桥显示值为零 通过电位计的读数可以确定故障点 电位计读数与电缆占总长度的百分数有关 应该从电缆的两端进行测试以确认该故障点位置基本线路图见图 显示了确定相
49、与铠皮间故障点的方法 在测试相与相间的故障时仪器应该重新连接注 有故障的连接装置从故障点到电缆顶部的绝缘电阻有故障的连接装置从故障点到电缆底部的绝缘电阻图 相与铠皮间故障点测试基本线路图电容放电仪高压电击设备说明电容放电仪对故障电缆采用高电压 高电流脉冲测试应用若电缆有故障首先可以采用其它方法进行确定 若用其它方法无法判断故障点的位置 则可以用电容放电仪对电缆故障处施以高电能 该能量将故障点放大到可通过声音或视觉确定故障点的位置高电压容器向电缆放电 电容器重复放电对故障电缆施以周期性脉冲 应当按照生产厂家的操作指导和高电压安全操作步骤见第 章进行操作程序该程序的进行伴有大电容电源产生交流电位 因此在故障点会有高能电弧该程序在对其中一相导体进行操作的同时另两相导体与铠皮以及其它所有金属件则接地 测试引线然后与待测相的裸导体相接试验设备的地线应接在就近地上第 章详细说明了准备电缆终端的方法仪器的能量在检测出电弧之前应当逐渐施加 在故障点被测出之后 电能应立即去掉时域反射计 测试说明时域反射计是一种仪器 它在一定长度的电缆和连接的设备上输入电压脉冲 它用一种近似于油井回声仪的工作方式记录脉冲
