高壓電纜試驗工藝

*節 定相試驗

核對電纜的相序非常重要，如果接錯相序，輕則造成馬達倒轉，重則造成相間短路，這是不允許的。因此，必須在交接時認真核對電纜的相序，進行定相試驗。

定相zui常用的方法是干電池加電壓表法，如圖12-1所示。

圖12-1 電纜定相接線圖

所用的干電池電壓與直流電壓表的量程應適當配合，使直流電壓表的量程略大于干電池電壓即可。直流電壓表選用盤中央為零值的雙向表，若沒有，則可使用普通萬用表的直流電壓檔。

定相時，先認定一端(圖1中的甲端)的相序，定出A、B、C三相，然后將干電池的正極接A端，負極接B端，而在另一端(圖1中的乙端)接電壓表，找出相對應的兩相來（電壓表有指示的兩相為對應相），仔細觀察電壓表的擺動方向，如果表針正指，則表的正接線柱上所接的纜芯為A相，負接線柱上所接的纜芯為B相，則未接電壓表的一相必然為C相。

查明電纜的相位準確無誤后，再將電纜各相接至所聯接的設備或線路上。

第二節 絕緣試驗

一、絕緣電阻測量

從電纜絕緣電阻的數值可初步判斷電纜絕緣是否受潮、老化 , 并可檢查由耐壓試驗檢出的缺陷的性質，所以，耐壓前后均應測量絕緣電阻。測量時電壓為1kV及以上的電纜應使用2500V兆歐表進行；運行中的電纜要充分放電，拆除一切對地連線，并用清潔干燥的布擦凈電纜頭, 逐相測量。由于電纜電容很大，操作時兆歐表的搖動速度要均勻。測量完畢，應先斷開兆歐表與電纜的連接再停止搖動，以免電容電流對兆歐表反充電；每次測量后都要充分放電，操作應采用絕緣工具，以防止電擊。為了測量得準確，應在纜芯端部絕緣上或套管端都裝屏蔽環并接往兆歐表的屏蔽端子。此外，當電纜較長充電電流較大時, 兆歐表電纜一般均取 15s和 60s 的讀數R15 和 R60。

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不綜合判斷，其相間不平衡系數一般不大于 2～2.5 。

電纜絕緣電阻的數值隨電纜的溫度和長度而變化的。為便于比較，應換算為20℃時每千米長的數值，即：Ri20 = Rit·KL

式中Ri20——電纜在20℃時的單位絕緣電阻（MΩ·km ）；

Rit——電纜長度為L，在t℃時的絕緣電阻（MΩ）；

L ——電纜長度（km）；

K——溫度系數，見表1。

表1     電纜絕緣的溫度換算系數

停止運行時間較長的地下電纜可以土壤溫度為準，運行不久的應測量導體直流電阻后計算纜芯溫度。良好電纜的絕緣電阻值通常很高，其zui低值按制造廠規定：新的交聯聚乙烯電纜，每一纜芯對外皮的絕緣電阻(20℃時每千米的數值), 額定電壓 61kV 的應不小于1000MΩ；額定電壓 10kV 應不小于1200MΩ； 額定電壓 35kV 的應不小于 3000MΩ。

對于橡塑絕緣電纜 ( 主要指交聯聚乙烯電纜 ), 除測量芯線絕緣電阻外，還要測量鋼鎧甲對地的絕緣電阻及銅屏蔽對鋼鎧甲的絕緣電阻，以確定外、內護套有無損傷，判斷絕緣有無受潮的可能。測量時通常用 500V 兆歐表進行，當絕緣電阻低于 0.5MΩ時，應用萬用表正、反接線分別測屏蔽層對鎧裝、鎧裝層對地的絕緣電阻，當兩次測得的阻值相差較大時，表明外護套或內襯層已破損受潮。

二、直流耐壓試驗

1、直流耐壓試驗設備

電纜直流耐壓已有成套試驗設備可供選用。它將各種試驗器具、儀表組合成套，使現場應用更加方便。圖12-2是用于35kV電纜直流耐壓試驗的接線圖，這里用了倍壓整流電路?，F簡介如下：

1)試驗變壓器T——試驗變壓器又叫升壓變壓器，容量如表2所示。

2)調壓變壓器Tl——容量為1～3kVA，輸出電壓為0～250V。

3)整流器——高壓硅堆D。常用高壓硅堆反峰電壓分別為150kV和200kV，zui大整流電流為lA。

由于在直流耐壓試驗中，當整流器截止時它自身承受的電壓是試驗電壓的2倍．因此，直流試驗電壓不得大于整流器額定反峰電壓的1/2。

4)泄漏電流表——微安表，用于測量電纜線路在高壓直流電壓下絕緣內的泄漏電流值。

5)限流電阻R——一般應用阻值為500kΩ的水電阻為限流電阻用以限制試驗回路內在加壓瞬間產生的充電電流、當絕緣擊穿時的擊穿電流以及試驗結束需釋放的電纜剩余電荷等，可保護試驗設備和儀表。

6)電容器C——為了獲得倍壓整流電壓，必須在試驗變壓器高壓側與整流器之間串聯一個電容器。其電壓等級與被試電纜的試驗電壓有關，其電容量與被試電纜的電容及泄漏電流有關。

2、電力油紙絕緣電纜直流試驗電壓標準

油紙絕緣電力電纜直流試驗電壓標準如表3所示。

表3 紙絕緣電纜直流試驗電壓標準（施加電壓/加壓時間）

注1：電纜故障修理和改接后試驗。6～35kV電纜同預防性試驗，110～220kV電纜同交接試驗。

注2：110～220kV電纜外護套交接試驗電壓為直流10kV，加壓時間1min。

3、油紙絕緣電纜采用直流耐壓試驗的優點

油紙絕緣電力電纜，除了制造廠在進行例行試驗時采用交流電壓外，安裝和運行單位對電纜線路進行交接驗收和預防性試驗或故障修復后試驗，都采用直流耐壓。因為直流耐壓試驗具有下列優點：

1）對電纜作直流耐壓時一般以半波整流獲得試驗電壓，并應用多倍壓整流技術故可用體積容量都較小的試驗設備(試驗變壓器和整流設備)，獲得對較長電纜線路進行直流高壓的試驗電壓。就是說，直流試驗設備攜帶輕便，適合現場使用。

2）交流耐壓試驗時有可能引起絕緣空隙中產生游離放電，而導致絕緣的*性損壞，采用直流耐壓則避免了這樣情況發生。

3）直流耐壓試驗時，可以同時測量泄漏電流根據泄漏電流的數值及其隨時間的變化，或泄漏電流和試驗電壓的關系可判斷電纜的絕緣狀況。

4）電纜直流耐壓試驗，按規程規定采用負極性接線．即將導體接負極。這種接法的好處是，如果紙絕緣已經受潮，由于水帶正電，在直流電壓下，有明顯電滲現象，會使水分于從表層移向導體(負極)，從而使泄漏電流增大，甚至形成貫穿性通道這樣就有利于暴露紙絕緣中已經局部受潮的缺陷。

5）直流耐壓試驗加壓時間可較短，如規程規定6～35kV電纜交接和預防性試驗每相加壓時間為5min這是因為直流擊穿電壓與加壓時間關系不大，如有缺陷，一般在直流電壓下幾分鐘內就可被發現，無需長時間加壓。

4、泄漏電流試驗

電壓為 35kV 及以上的電纜，由于試驗電壓高，通過試品表面及周圍空間的泄漏電流相當大， 所以兩端的終端頭均應屏蔽，如圖12-3所示。電源端采取屏蔽將表面和空間的雜散泄漏電流排除，另一端的雜散泄漏電流 I2 流經微安表μA2 。于是，試品的泄漏電流 IX可由微安表 μA1 的讀數 I1 減去 I2而得IX =I1-I2

在直流耐壓試驗時測泄漏電流，實際上和用兆歐表測電纜絕緣電阻兩者道理是*相同的。但由于直流耐壓時施加電壓和使用的儀表準確度，都高于兆歐表，而且可在加壓過程中觀察泄漏電流的變化，所以泄漏電流試驗比測量絕緣電阻更能有效地發現絕緣缺陷。

電纜在直流電壓下，流過絕緣內部的電流是由電容電流、吸收電流和傳導電流的疊加。流過絕緣的泄漏電流隨時間而變化。它同電纜絕緣的品質、所含雜質、氣泡、水分等含量有關?？梢苑诌@樣三種情況：

1)絕緣完好的電纜，隨著加壓時間延長，泄漏電流減少，井趨于一個穩定數值。

2)絕緣較差的電纜，泄漏電流很快趨向穩定值，而且穩定后的數值與初始值很接近。

3)絕緣存在嚴重缺陷耐，泄漏電流不隨時間增長而下降，反而出現上升趨勢。如果延長加壓時間或提高直流電壓。泄漏電流增加的趨勢可能繼續發展直到絕緣擊穿。

為使所測得的泄漏電流反映電纜絕緣的真實狀況，應采取措施消除外來因素對泄漏電流的影響。如果測得的泄漏電流數值不穩定，泄漏電流隨時間延長而上升，或隨試驗電壓增加而急劇上升，必須查明原因。

一般把電纜直流耐壓后和耐壓前所測泄漏電流的比值稱為吸收比。所謂耐壓前泄漏電流是指在直流耐壓試驗加到規定電壓后lmin時的泄漏電流I1，耐壓后泄漏電流是耐壓持續到4min(對于6～35kV電纜)或14min(對于110～220kV電纜)時的泄漏電流I2。規程規定，電纜泄漏試驗的合格標準是吸收比I2/I1≤l。

5、橡塑電纜的直流耐壓試驗

1）XLPE電纜的直流耐壓試驗標準

在我國直流電壓目前仍然是XLPE電纜進行耐壓試驗的主要電源。試驗電壓一般為≤3U。，現行試驗標準如表4所示。

表4 XLPE電纜直流試驗電壓標準（施加電壓/加壓時間）

注：在IEC標準中，額定電壓150kV以上XLPE電纜及附件安裝后的電氣試驗，明確規定采用交流電壓試驗，即施加電力系統相間電壓U(√3U0)，經lh。或施加正常運行電壓Uo，經24h試驗，不推薦采用直流電壓試驗。

2）橡塑電纜采用直流耐壓試驗存在的問題

我國使用高壓 (110～220kV) XLPE電纜始于1984年。隨著城市電網建設和改造的發展，從1985年以后，廣州、上海、北京等大城市相繼從國外進口高壓XLPE電纜及附件。正是從這個時候開始，一些國家通過對高壓XLPE電纜采用直流耐壓試驗的結果和電纜運行情況進行了研究分析，得出了一個共同的結論，即高壓XLPE電纜不宜采用直流耐壓試驗，認為XLPE電纜在進行直流耐壓試驗時，主要存在以下三方面的問題：

a、XLPE電纜絕緣層在直流和交流電壓下，內部電場分布情況*不同。在直流電壓下，電場按絕緣電阻系數呈正比例分配，而XLPE絕緣材料存在電阻系數的不均勻性，因而導致在直流電壓下電場分布的不均勻性。在交流電壓下，電場按介電系數呈反比例分配，XLPE為整體絕緣結構，其介電系數為2.1～2.3，且一般不受溫度變化的影響。因此，在交流電場下，XLPE絕緣內部電場分布是比較穩定的。這樣，往往造成在交流工作電壓下有缺陷的部位在直流試驗時不易擊穿，反過來，在直流試驗時被擊穿部位，在交流工作電壓下卻不會產生問題。

b、XLPE絕緣內部如果有了水樹枝，在交流工作電壓下，水樹枝的發展是很緩慢的。而在直流耐壓試驗時，會加速水樹枝的發展，甚至轉變為電樹枝。即直流試驗會導致XLPE絕緣產生積累效應，加速絕緣老化，縮短使用壽命。

c、直流耐壓試驗過程中，在XLPE電纜及附件絕緣內，會形成空間電荷，空間電荷的不斷形成可使電纜在交流工作電壓下導致擊穿，或在附件界面因積累電荷而沿界面滑閃。

綜上所敘，直流試驗電壓不能有效發現XLPE電纜的絕緣缺陷。而且，直流試驗電壓可能造成XLPE電纜絕緣的損傷，以至在試驗后重新投入運行時，在交流工作電壓下提早發生絕緣擊穿事故。因此，對于XLPE電纜有必要采用除直流試驗之外的其它試驗方法。

三、橡塑電纜交流耐壓試驗

1、超低頻

直流試驗不能有效檢驗出XLPE電纜線路的缺陷，并且注入了空間電荷又會影響其絕緣性能。而采用交流電壓試驗，需要高電壓大容量的試驗設備。于是可以選用超低頻(0.1Hz)電壓試驗。從50Hz改到0.1Hz理論上可以把試驗設備容量降低到l／500。這樣，0.1Hz的試驗設備就可以與直流試驗設備一樣做到容量小、重量輕，適合于現場使用。

目前上開發的0.1Hz試驗設備，電壓均低于100kV，只適用于中壓(6～85kV)XLPE電纜線路。一般推薦的試驗標準是3U0/lh。一些單位應用實踐表明，0.1Hz電壓試驗能有效找出XLPE電纜線路的缺陷，不會給良好絕緣帶來損傷。而且應用0.1Hz試驗設備可對XLPE電纜進行介損測量，根據歷年來對同一條電纜所測介損數據，可對XLPE絕緣的老化程度進行分析、判斷。

2、串聯諧振電源裝置

目前開發的20～300Hz調頻諧振電源裝置，利用電抗器作為電纜對地電容補償，在頻率可調的條件下，根據f=2π√LC使試驗頻率接近或達到諧振點，以減小試驗變壓器的輸出功率。試驗證明：20～300Hz電壓試驗能有效發現XLPE電纜線路的缺陷。