高 压 电 缆 试 验 方 法 浅 析
郭庆山 颜世建 袁敏杰
摘要：高夺电缆试验方法，措施。
关键词：高压 电缆 试验
电力建设的发展直接带动了国家的发展，在电力建设中起重大作用的电力电缆，它以其绝缘性能高，防水防酸性能好，抗拉、抗压性强而备受电力用户喜爱，但在使用过程中出现一些故障，如机械损伤、铅包腐蚀、过热老化等。所以电力电缆必须以其常规的预防性试验来检验其存在的隐蔽性故障，以确保电力系统的正常运行。 国标第17.0.1条中规定高压电缆的试验项目：
1. 测量绝缘阻值；
2. 直流耐压试验及泄漏电流测量；
3. 检查电缆线路的相位；
4. 充油电缆的绝缘油试验。
原国标中未有要求检测电缆内衬层和外护套进水的试验项目，现就检测及判断论述如下：
一、由于国标的规定无法检测电缆外护套内衬层是否进水，所以各省增加的试验项目有：
1、用兆欧表测量绝缘电阻值来判断。其步骤为，用500V兆欧表分别测量橡塑电缆内衬层外护套的绝缘电阻，当每公里的绝缘电阻小于0.5兆欧时，再用下述方法进一步判断，使用万用表测量绝缘电阻，利用原电池原理，由于橡塑电缆的金属层、铠装层及其涂层用的材料有是铜、铅、铁、锌和铝等，当电缆的外护套内衬层进水后， 这些金属的电极、电位分别为+0.334、-0.122、-0.44、-0.76V和-1.33V，其原理是，当橡塑电缆的外护套破损并进水后,由于地下水是电解质,在铠装层的镀锌钢带上会产生对地-0.76V的电位.当外护套或内衬层破损进水后,用兆欧表测量时,每公里绝缘电阻低于0.5兆欧时,用万用表的正负表笔轮换测量铠装层对地或铠装层对铜屏蔽层的绝缘电阻,此时在测量
回路中由于形成的原电池与万用表内的干电池相串联,如图示．当极性组合使电压相加时，测得的电阻值较小；反之，测得的电阻值较大．因此，上述的两次测得的绝缘电阻值相差较大时，表明已形成原电池，就可以判断外护套和内衬层已破损进水．例如，某橡塑电缆护套损伤受潮后，测得的电阻分别为7千欧和55千欧。
2、利用铜蔽层电阻和导体电阻比来判断。其步骤为，用双壁电桥测量在相同温度下的铜屏蔽层和导体的直流电阻。当前者与后者之比投运前相比有所增加时，表明铜屏蔽层的直流电阻增大，则铜屏蔽有可能被腐蚀；当该比值与投运前相比减少时，表明该附件中的导体连接点的接触电阻有增大的可能。一般在现场实验时，测量钢锴和屏蔽绝缘电阻值，利用其电阻比来判断电缆外护套和内衬层是否进水。
二、电缆的耐压试验，国标规定做直流耐压，而有的地方省份要求做交流耐压试验 ，现就这两者的利与弊对比如下:交流聚乙烯电缆不宜做直流耐压试验，而应做交流耐压试验。
1、交联聚乙烯电缆绝在交直流压下的电场分布不同。在交流电压下，交联聚乙烯电绝缘层内的电场分布是由介电常数决定的，即电场强度按接电常数而反比例分配的。这种分配是比较稳定的。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而正比例分配的，而这种绝缘电阻分布系数是不均匀的。
2、直流高电压试验不仅不能有效的发现交联聚乙烯电缆绝缘中的树枝状的绝缘缺陷，而且由于其空间电荷的作用，容易造成高电压电缆在交流情况下某些不会发生问题的地方，在进行直流高电压试验后，投运不久即发生击穿。
3、在现场进行直流高压实验时发生闪落或击穿可能会对其正常的电缆和接头绝缘造成危害。
4、直流高电压试验有积累效应，它将加速绝缘老化，缩短电缆的使用寿命。
由于上述原因，我们考虑采用交流高电压进行试验。由于电缆的电容值不同， 试验前我们应该首先测量电力电缆的电容值，根据电容值计算出在试验电压下的电容电流，以选择合适的试验仪器。
1、调查查研究发现，大部分电厂电缆额定电压都是6kV，其比例约为95%左右，且长度大多都在1.5千米以内,所以我们可采用常规的交流耐压试验方法。如用一台50KV、20KVA的试验变压器，其最大输出电流为1000mA据I=2πfUC可知，以6KV电缆为例，此变压器能做的电缆的最大电容值为265nF（f=50Hz,U=12KV）。
2、对于一些大电容量电缆，如采用常规的交流耐压试验方法，则需要大容量的试验变压器，对调压器和电源的容量也有特别大的要求。现场往往难以办到，往往需要动用大型汽车、吊车等，既费时又费力。所以我们可根据具体情况分别采用串联、并联或串并联谐振的方法来进行电缆的耐压试验,或者采用变频试验。
国际大电网会议（CIGRE）21-09工作组于1997年的工作报告中指出：30-300Hz的交流耐压试验与工频耐压得等效性良好。基于一些高校实验室的理论和模拟实验研究以及国外十几年来采用变频试验的经验，其等效性好、效率高、设备轻便，试品尝度几乎不受限制。其原理如下图所示。
图一 FC变频控制装置 L高压电缆 Cｘ试品电容
3、目前0.1Hz超低频耐压来代替50Hz交流耐压试验的方法已有上升趋势。由于其频率甚低，由I=2πfUnC可知，它对电缆的充电电流很小，所以试验设备的重量显著减小。
试验研究认为，对交联聚乙烯电缆进行耐压实验，采用0.1Hz超低频电压进行试验时，其试验电压可取为50Hz时的1.5-1.8倍，较直流耐压更易发现电缆绝缘缺陷，较50Hz交流电压容易使绝缘缺陷暴漏击穿。
综上所述，鉴于电缆现场工频试验设备容量和体积小,携带操作比较方便,发现电缆缺陷比常规的直流耐压更有效,所以应采用工频或变频谐振试验的方法,进行电缆现场竣工验收试验。开发并应用适合现场试验的交流高压试验装置具有现实的意义，我们要借助国外的经验，加速我们试验设备的研制开发，加强试验技术研究，以准确无误的检测出电力电缆存在的隐蔽故障，确保电力系统安全无误的运行。
高 压 电 缆 试 验 方 法 浅 析
郭庆山 颜世建 袁敏杰
摘要：高夺电缆试验方法，措施。
关键词：高压 电缆 试验
电力建设的发展直接带动了国家的发展，在电力建设中起重大作用的电力电缆，它以其绝缘性能高，防水防酸性能好，抗拉、抗压性强而备受电力用户喜爱，但在使用过程中出现一些故障，如机械损伤、铅包腐蚀、过热老化等。所以电力电缆必须以其常规的预防性试验来检验其存在的隐蔽性故障，以确保电力系统的正常运行。 国标第17.0.1条中规定高压电缆的试验项目：
1. 测量绝缘阻值；
2. 直流耐压试验及泄漏电流测量；
3. 检查电缆线路的相位；
4. 充油电缆的绝缘油试验。
原国标中未有要求检测电缆内衬层和外护套进水的试验项目，现就检测及判断论述如下：
一、由于国标的规定无法检测电缆外护套内衬层是否进水，所以各省增加的试验项目有：
1、用兆欧表测量绝缘电阻值来判断。其步骤为，用500V兆欧表分别测量橡塑电缆内衬层外护套的绝缘电阻，当每公里的绝缘电阻小于0.5兆欧时，再用下述方法进一步判断，使用万用表测量绝缘电阻，利用原电池原理，由于橡塑电缆的金属层、铠装层及其涂层用的材料有是铜、铅、铁、锌和铝等，当电缆的外护套内衬层进水后， 这些金属的电极、电位分别为+0.334、-0.122、-0.44、-0.76V和-1.33V，其原理是，当橡塑电缆的外护套破损并进水后,由于地下水是电解质,在铠装层的镀锌钢带上会产生对地-0.76V的电位.当外护套或内衬层破损进水后,用兆欧表测量时,每公里绝缘电阻低于0.5兆欧时,用万用表的正负表笔轮换测量铠装层对地或铠装层对铜屏蔽层的绝缘电阻,此时在测量
回路中由于形成的原电池与万用表内的干电池相串联,如图示．当极性组合使电压相加时，测得的电阻值较小；反之，测得的电阻值较大．因此，上述的两次测得的绝缘电阻值相差较大时，表明已形成原电池，就可以判断外护套和内衬层已破损进水．例如，某橡塑电缆护套损伤受潮后，测得的电阻分别为7千欧和55千欧。
2、利用铜蔽层电阻和导体电阻比来判断。其步骤为，用双壁电桥测量在相同温度下的铜屏蔽层和导体的直流电阻。当前者与后者之比投运前相比有所增加时，表明铜屏蔽层的直流电阻增大，则铜屏蔽有可能被腐蚀；当该比值与投运前相比减少时，表明该附件中的导体连接点的接触电阻有增大的可能。一般在现场实验时，测量钢锴和屏蔽绝缘电阻值，利用其电阻比来判断电缆外护套和内衬层是否进水。
二、电缆的耐压试验，国标规定做直流耐压，而有的地方省份要求做交流耐压试验 ，现就这两者的利与弊对比如下:交流聚乙烯电缆不宜做直流耐压试验，而应做交流耐压试验。
1、交联聚乙烯电缆绝在交直流压下的电场分布不同。在交流电压下，交联聚乙烯电绝缘层内的电场分布是由介电常数决定的，即电场强度按接电常数而反比例分配的。这种分配是比较稳定的。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而正比例分配的，而这种绝缘电阻分布系数是不均匀的。
2、直流高电压试验不仅不能有效的发现交联聚乙烯电缆绝缘中的树枝状的绝缘缺陷，而且由于其空间电荷的作用，容易造成高电压电缆在交流情况下某些不会发生问题的地方，在进行直流高电压试验后，投运不久即发生击穿。
3、在现场进行直流高压实验时发生闪落或击穿可能会对其正常的电缆和接头绝缘造成危害。
4、直流高电压试验有积累效应，它将加速绝缘老化，缩短电缆的使用寿命。
由于上述原因，我们考虑采用交流高电压进行试验。由于电缆的电容值不同， 试验前我们应该首先测量电力电缆的电容值，根据电容值计算出在试验电压下的电容电流，以选择合适的试验仪器。
1、调查查研究发现，大部分电厂电缆额定电压都是6kV，其比例约为95%左右，且长度大多都在1.5千米以内,所以我们可采用常规的交流耐压试验方法。如用一台50KV、20KVA的试验变压器，其最大输出电流为1000mA据I=2πfUC可知，以6KV电缆为例，此变压器能做的电缆的最大电容值为265nF（f=50Hz,U=12KV）。
2、对于一些大电容量电缆，如采用常规的交流耐压试验方法，则需要大容量的试验变压器，对调压器和电源的容量也有特别大的要求。现场往往难以办到，往往需要动用大型汽车、吊车等，既费时又费力。所以我们可根据具体情况分别采用串联、并联或串并联谐振的方法来进行电缆的耐压试验,或者采用变频试验。
国际大电网会议（CIGRE）21-09工作组于1997年的工作报告中指出：30-300Hz的交流耐压试验与工频耐压得等效性良好。基于一些高校实验室的理论和模拟实验研究以及国外十几年来采用变频试验的经验，其等效性好、效率高、设备轻便，试品尝度几乎不受限制。其原理如下图所示。
图一 FC变频控制装置 L高压电缆 Cｘ试品电容
3、目前0.1Hz超低频耐压来代替50Hz交流耐压试验的方法已有上升趋势。由于其频率甚低，由I=2πfUnC可知，它对电缆的充电电流很小，所以试验设备的重量显著减小。
试验研究认为，对交联聚乙烯电缆进行耐压实验，采用0.1Hz超低频电压进行试验时，其试验电压可取为50Hz时的1.5-1.8倍，较直流耐压更易发现电缆绝缘缺陷，较50Hz交流电压容易使绝缘缺陷暴漏击穿。
综上所述，鉴于电缆现场工频试验设备容量和体积小,携带操作比较方便,发现电缆缺陷比常规的直流耐压更有效,所以应采用工频或变频谐振试验的方法,进行电缆现场竣工验收试验。开发并应用适合现场试验的交流高压试验装置具有现实的意义，我们要借助国外的经验，加速我们试验设备的研制开发，加强试验技术研究，以准确无误的检测出电力电缆存在的隐蔽故障，确保电力系统安全无误的运行。