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電力電纜線路試驗的項目

電力電纜的試驗主要指電纜在生產和安裝敷設後所進行的各種試驗，其項目大致可分為五類：

1.例行試驗：檢驗每個產品是否存在偶然因素造成的缺陷。

2.抽樣試驗：驗證生產過程中產品的關鍵性能是否符合設計要求。

3.型式試驗：確定電纜產品的設計是否滿足預期的使用要求。

4.安裝竣工後的交接試驗

5.投入運行後的預防性試驗

現行的電纜線路電氣試驗項目

1）直流耐壓和洩漏電流試驗（主要用於油紙絕緣電纜線路）。

2）測量絕緣電阻（用於1kV以下的低壓電纜線路、200m以內的短電纜線路、停電時間超過一星期但不滿一個月的電纜線路、擠包電纜線路的外護層的絕緣檢測）。

3）核相試驗（用於新安裝和檢修後的電纜線路）。

4）電纜油試驗（用於充油電纜線路）。

5）電纜護層絕緣試驗（用於有護層絕緣要求的電纜線路）。

6）電纜線路參數測量（用於需要進行電力系統參數計算的電纜線路）。

7）接地電阻測量（用於高壓電纜護層接地及其他土建設施接地系統）。

8）0.1Hz超低頻試驗（用於35kV及以下電壓的擠包絕緣電纜線路）。

9）交流變頻諧振試驗（用於110kV及以上的擠包絕緣電纜線路）。

電力電纜線路的交接試驗和預防性試驗因其要求不一，試驗項目也略有不同。

1kV和3kV電力電纜例行試驗項目

1.交流電壓試驗

試驗電壓為2.5Uo+2kV（見表2），持續5min，試驗結果：絕緣應無擊穿。

1kV和3kV電力電纜試驗電壓

2.室溫下絕緣電阻試驗

額定電壓6kV到35kV擠包絕緣電力電纜例

試驗電壓為3.5UokV（見表4），持續5min，試驗結果：絕緣應無擊穿。

6kV到35kV電力電纜試驗電壓

一、交聯電纜五阻值測量

（一）測量主絕緣電阻

（二）測量外護套絕緣電阻

（三）測量內襯層絕緣電阻

（四）銅屏蔽層電阻和導體電阻比

（一）測量主絕緣電阻

絕緣介質在直流電壓作用下的電流包含充電電流、吸收電流和電導電流。如下圖所示。

Ro—加壓瞬間的絕緣電阻；R∞ —測量過程終了時的絕緣電阻；i1—充電電流；i2—吸收電流；i3—電導電流；i—總電流。

充電電流i1：決定於被試絕緣的幾何尺寸、形狀和材料，這部分電流開始最大，但在10-15s~10-2s之內下降至可略去地步。

吸收電流i2：主要是不均勻介質內部較為緩慢的極化形成的，極化時間從10-2s至幾十分鐘甚至幾小時以上，這部分電流隨著時間逐漸減小，通常在一分鐘之內可降至可略去地步。

電導電流i3：它又可分為兩部分。一是絕緣表面的洩漏電流，其大小與絕緣表面的髒汙、受潮程度有關；二是絕緣內部的電導電流，與絕緣內部雜質的含量、是否分層或開裂有關，其電流不隨時間而降低。

電纜絕緣受潮時或有貫穿性的缺陷，電導電流較大，現場均採用R60S/R15S的比值，並稱吸收比。

應用這一原理，測量電纜絕緣電阻及吸收比，可初步判斷電纜絕緣是否受潮、老化、並可檢查耐壓後的絕緣是否損傷。所以，耐壓前後均應測量絕緣電阻。

總電流i：是隨時間衰減的，因此試品實際的絕緣電阻隨著時間的增加而逐漸上升，並趨向穩定。這一過程可用吸收比來表示。

測量電纜絕緣電阻的步驟及注意事項如下：

（1）拆除對外聯線，擦淨電纜頭，試驗前電纜要充分放電並接地

（2）選擇適當兆歐表（選擇量程）。

0.6/1kV電纜用1000V兆歐表；0.6/lkV以上電纜用2500V兆歐表；6/6kV及以上電纜可用5000V兆歐表。

（3）接線

兆歐表有三個接線端子：接地端E、線路端子L、屏蔽端子G。注意線路L端子上引線處於高壓狀態，應懸空，不可拖放在地上。將非被試相纜芯與鉛皮一同接地，

（4）測量15S，60S數值，每測量完一相都要充分放電。

（5）斷開兆歐表與被試品的連線

（6）關閉兆歐表

（7）被試品放電，每次測完絕緣電阻後都要將電纜放電、接地。電纜線路越長，電容越大，則接地時間越長，一般不少於1min。

注意事項：

a.被試品放電

b.每次測量完都要先斷開兆歐表與被試品的連線，再關閉兆歐表

運行中的電纜，其絕緣電阻應從各次試驗數值的變化規律及相間的相互比較來綜合判斷，其相間不平衡係數一般不大於2～2.5。

電纜絕緣電阻的數值隨電纜溫度和長度而變化。為便於比較，應換算為20℃時每公裡長的數值。如下式所示。

Ri20=RitKL

式中：Ri20—電纜在20℃時，每公裡長的絕緣阻；Rit—電纜長度為L，t℃時的絕緣電阻；

L——電纜長度（公裡）；k——溫度係數，

如下表。

（二）測量外護套絕緣電阻

本項目只適應於三芯電纜的外護套，進行測試時，採用500V兆歐表，電壓加在金屬護套與外護層表面的石墨導電層之間，當每千米的絕緣電阻低於0.5MΩ時，應採用下述方法判斷外護套是否進水：根據不同金屬在電解質中形成原電池原理進行判斷的方法。

橡塑電纜的金屬層、鎧裝層及其塗層用的材料有銅、鉛、鐵、鋅和鋁等。這些金屬的電極電位如表2所示：

在原電池中銅為「正」極，鍍鋅鋼帶為「負」極。

1、當外護套或內襯層破損進水後，用兆歐表測量時，每千米絕緣電阻值低於0.5MΩ時，說明有問題。

2、用萬用表的「正」、「負」表筆輪換測量鎧裝層對地或鎧裝層對銅屏蔽層的絕緣電阻，兩次測量結果差異大表明已形成原電池，就可判斷外護套和內襯層已破損進水。

3、外護套破損不一定要立即修理，但內襯層破損進水後，水分直接與電纜芯接觸並可能會腐蝕銅屏蔽層，一般應儘快檢修。

對重要電纜，試驗周期為1年；一般電纜3.6/6kV及以上者為3年，3.6/6kV以下者為5年.要求值為每千米絕緣電阻值不應低於0.5MΩ。

對單芯電纜，由於其金屬層（電纜金屬套和金屬屏蔽的總稱）採用交叉互聯接地方法，所以應按交叉互聯繫統試驗方法進行試驗。

（三）測量內襯層絕緣電阻

電壓加在銅屏蔽與金屬護套之間，周期及要求值同（二）。

（四）銅屏蔽層電阻和導體電阻比在電纜投運前、重做終端或接頭後、內襯層破損進水後，應在相同溫度下測量銅屏蔽電阻和導體電阻比。

比值增加時，表明銅屏蔽層的直流電阻增大，銅屏蔽層有可能被腐蝕；比值減小時，表明附件中的導體連接點的接觸電阻有增大的可能。

2. 直流耐壓和洩漏電流試驗

2.1直流耐壓和洩漏電流試驗接線方式

2.1.1微安表置於高壓端的半波整流直流試驗接線

靠近電纜金屬護套的絕緣層存在局部缺陷或受潮，由於絕緣介質在直流高壓下的電滲透作用，雜質、水分等自由離子便移向電纜導體，在高電壓下轉變成貫穿性缺陷。

微安表置於高壓側有較高的測量精度，這是因為微安表受雜散電流的影響較小。

微安表量程切換，操作人員必須戴高壓絕緣手套或站在可靠的絕緣墊上進行操作。

2.1.2 微安表置於低壓端的半波整流接線

微安表處於低壓端，具有讀數安全，量程切換方便等優點。但是無法排除高壓引線對測量結果的影響，測量結果的誤差較大

2.1.4 直流高壓試驗裝置試驗接線

3.3電纜洩漏電流

3.3.1電纜洩漏電流變化

規律

2.3.4怎樣分析、判斷直流耐壓和洩漏電流試驗的結果（1）伴隨響度不等的一聲放電，微安表突然指向最大值，說明電纜線路在耐壓試驗中發生絕緣擊穿。應立即停止試驗。

（2）微安表指示的洩漏電流隨試驗電壓的上升急劇增加，提示電纜線路的絕緣有重大缺陷。

（3）耐壓後的洩漏電流值與耐壓前的洩漏電流值之比（吸收比）大於1，提示電纜絕緣受潮或有其他缺陷。

（4）電纜絕緣在直流試驗電壓下發生閃絡放電，提示電纜線路存在貫穿性絕緣缺陷。

（5）微安表指針異常擺動。

三、交流耐壓試驗

電力電纜在運行中，主絕緣要承受；額定電壓，大氣過電壓操作過電壓諧振過電壓工頻過電壓

投入運行前必需考核耐受電壓水平，只有在規定的試驗電壓和持續時間下，絕緣不放電、不擊穿，才能保證投入後的安全運行。

針對不同電纜直流耐壓試驗的特點油紙電纜：

直流試驗能夠有效的發現故障隱患，並且不會損害電纜的絕緣。

直流耐壓測試設備體積小、重量輕，攜帶方便，價格便宜。

橡塑電纜：

橡塑電纜的絕緣介質在直流電場和交流電場下的場強分布、老化和擊穿機理不同，導致在交流電壓下會擊穿的電纜缺陷，而在直流耐壓下發現不了。

4-5U0的直流試驗電壓會破壞電纜的絕緣，直流測試後，重新投入使用的電纜更易發生故障。

電纜線路電容值大，採用工頻電壓試驗，工頻試驗變壓器容量必須大，現場難實現；

採用直流耐壓試驗等效：因為電纜的絕緣電阻很大（一般在10GΩ以上），直流耐壓時充電電流極小，具備試驗設備容量小、重量輕、可移動性好等優點；

但直流耐壓試驗方法對於XLPE交聯電纜，存在很多缺點。

（一）直流耐壓試驗存在的主要問題

1、試驗等效性差

2、直流和交流下的電場分布不同

3、放電難以完全

4、對水樹枝的發展影響巨大

1、試驗等效性差：

高壓試驗技術的通用原則是試品上施加的試驗電壓場強應模擬高壓電器的運行工況。試驗結論要代表高壓電器中薄弱點是否對今後的運行帶來危害。這就意味著試驗中的故障機理應與電纜運行中的機理應該相同的物理過程。

以武高所、西交大、上海供電局所做的研究數據為例，如表3。

從上表可以看出：針對不同缺陷，直流耐壓的擊穿電壓的分散性非常大，從2.6~4.3倍不等。因此無法做為判斷電纜絕緣好壞的依據。

2、直流和交流下的電場分布不同：

直流電壓下絕緣的電場分布取決於材料的體積電阻率。

交流電壓下的電場分布取決於各介質的介電常數電纜終端頭、接頭盒等電纜附件中的直流電場強度的分布和交流電場強度的分布完全不同。

直流電壓下絕緣老化的機理和交流電壓下的老化機理不相同。

3、放電難以完全：

XLPE電纜在直流電壓下會產生「記憶」效應，存儲積累性殘餘電荷。需要很長時間才能將這種「記憶性」直流偏壓釋放。如果殘餘電荷未完全釋就投入運行，直流偏壓便會疊加在工頻電壓峰值上，使得電纜上電壓值遠遠超過其額定電壓，從而有可能導致電纜絕緣擊穿。

4、對水樹枝的發展影響巨大：

XLPE電纜致命的一個弱點是絕緣易產生水樹枝，一旦產生水樹枝，在直流電壓下會迅速轉變為電樹枝，並形成放電，加速了絕緣老化，以致於運行後在工頻電壓下形成擊穿。而單純的水樹枝在交流工作電壓下還能保持相當的耐壓值，並能保持一段時間。

1.直流高壓在運行電纜的水樹區域形成負電荷積累.

2.這些積累的電荷將一直殘留在絕緣體上.3.耐壓試驗後，投入運行時在空間電荷處電壓疊加，導致局部放電、電樹形成、直至絕緣擊穿。

目前在發達國家對固體絕緣電纜已不採用直流耐壓試驗。

降低試驗電壓，進行耐壓試驗。

a.在低電壓下，洩漏電流沒有意義；

b.不能有效發現絕緣缺陷，達不到耐壓試驗的目的。

不做試驗，等電纜發生故障後檢修。

大部分用戶採用交流耐壓試驗，VLF在檢查電纜及其附件問題方面有較好的效果。

什麼叫串聯諧振

在電阻、電感及電容所組成的串聯電路內，當容抗與感抗相等時，電路中的電壓與電流相位相等，電路呈現純電阻性，這種現象叫做串聯諧振。

LRC串聯電路的三種形式

第一種形式

第二種形式

第三種形式

諧振頻率的計算

品質因數Q

當迴路發生諧振時，有以下關係：

品質因數

品質因數是衡量諧振電路特性的一個重要參數。也可以說是輸出電壓與輸入電壓的放大倍數。

諧振的壞處與好處

壞處：若電力線路發生諧振，諧振過電壓比正常運行電壓高出幾倍，對線路的絕緣造成極大的損傷。

好處：應用諧振的手段，可利用極小的容量，就可對大容性電纜或設備進行交流耐壓。

（二）交流耐壓試驗裝置

HTXZ 串聯諧振裝置總體介紹

工頻交流耐壓試驗最大困難是長線路需要很大容量的試驗設備。目前主要採用0.1Hz作為試驗電源和變頻串聯諧振試驗電源。

（1）用0.1Hz作為試驗電源

理論上可以將試驗變壓器的容量降低到1/500，試驗變壓器的重量可大大降低，可以較容易地移動到現場進行試驗，目前此種方法主要應用於中低壓電纜的試驗，又試驗條件的真實性畢竟不如近工頻交流電壓（30~300Hz），由於電壓等級偏低，還不能用於110kV及以上的高壓電纜試驗。試驗採用3U0（相電壓），60min。

（四）變頻高壓交流耐壓裝置的選擇變頻高壓交流電源容量的選擇，要根據系統最長電纜的型號、試驗電壓、長度和截面，估算試驗電壓下的電容電流，計算出變頻高壓交流電源容量。

1、電纜的電容參數

電纜不同型號、不同截面在1km長度下的電容如表4、表5、表6

2、變頻電源容量選擇示例

電纜線路的核相

圖中的直流電壓表零位在中心，指針是雙向偏轉的，如果A相接電源的正極，B相接電源的負極；電壓表指針順時針偏轉，說明電纜兩端相位正確。

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