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現(xiàn)行的電纜線路電氣試驗(yàn)方法有多種，不同電壓等級(jí)、不同類型的電力電纜有不同的試驗(yàn)方法。文中介紹了油浸紙絕緣電纜、塑料絕緣電纜和交聯(lián)聚乙烯電纜的試驗(yàn)方法。
現(xiàn)行電纜線路的電氣試驗(yàn)大致有：直流耐壓和泄漏電流試驗(yàn)、工頻耐壓試驗(yàn)、測量絕緣電阻、絕緣油試驗(yàn)、局部放電試驗(yàn)、0.1 Hz超低頻試驗(yàn)、交流變頻諧振試驗(yàn)等。目前，電力部門對(duì)于不同電壓等級(jí)和不同類型的電力電纜線路的試驗(yàn)方法和試驗(yàn)內(nèi)容也不盡相同。
1 油浸紙絕緣電纜的直流耐壓實(shí)驗(yàn)
直流耐壓反映電纜絕緣的泄漏和耐壓特性。理論分析和實(shí)用效果均表明，油浸紙介質(zhì)電纜、充油電纜或充氣電纜的直流、交流耐壓特性基本相同。
對(duì)油紙絕緣電力電纜的試驗(yàn)，除制造廠在進(jìn)行例行試驗(yàn)時(shí)采用交流電壓外，安裝和運(yùn)行單位對(duì)電纜線路進(jìn)行交接驗(yàn)收和預(yù)防性試驗(yàn)或故障修復(fù)后試驗(yàn)時(shí)，都采用直流耐壓，因?yàn)橹绷髂蛪涸囼?yàn)具有下列優(yōu)點(diǎn)。
a. 直流試驗(yàn)設(shè)備攜帶輕便，適合現(xiàn)場使用。對(duì)電纜作直流耐壓試驗(yàn)時(shí)一般以半波整流獲得試驗(yàn)電壓，并應(yīng)用多倍壓整流技術(shù)，故可用體積容量都較小的試驗(yàn)設(shè)備(試驗(yàn)變壓器和整流設(shè)備)，獲得對(duì)較長電纜線路進(jìn)行直流高壓試驗(yàn)的電壓。
b. 交流耐壓試驗(yàn)有可能在絕緣空隙中產(chǎn)生游離放電，從而導(dǎo)致絕緣的永久性損壞，采用直流耐壓試驗(yàn)則避免了這種情況發(fā)生。
c. 在進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)時(shí)，可以同時(shí)測量泄漏電流。根據(jù)泄漏電流的數(shù)值及其隨時(shí)間的變化、泄漏電流和試驗(yàn)電壓的關(guān)系，可以判斷電纜的絕緣狀況。
d. 對(duì)電纜進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)時(shí)，按規(guī)程規(guī)定采用負(fù)極性接線，即將導(dǎo)體接負(fù)極。這種接法的好處是，如果紙絕緣已經(jīng)受潮，由于水帶正電，在直流電壓下，有明顯“電滲現(xiàn)象”，會(huì)使水分子從表層移向?qū)w(負(fù)極)，從而使泄漏電流增大，甚至形成貫穿性通道，有利于暴露紙絕緣中已經(jīng)局部受潮的缺陷。
e. 直流耐壓試驗(yàn)加壓時(shí)間可以較短，如規(guī)程規(guī)定對(duì)6～35 kV電纜進(jìn)行交接和預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)每相加壓時(shí)間為5 min。這是因?yàn)橹绷鲹舸╇妷号c加壓時(shí)間關(guān)系不大，如有缺陷，一般在直流電壓下幾分鐘內(nèi)就可以發(fā)現(xiàn)，無需長時(shí)間加壓。
油紙絕緣電力電纜直流試驗(yàn)的電壓標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。其中，電纜故障修理和改接后試驗(yàn)時(shí)，6～35 kV電纜同預(yù)防性試驗(yàn)，110～220 kV電纜同交接試驗(yàn);110～220 kV電纜外護(hù)套交接試驗(yàn)的電壓為直流10 kV，加壓時(shí)間為1 min。
在進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)時(shí)測泄漏電流，實(shí)際上和用兆歐表測電纜絕緣電阻的道理是完全相同的。但由于直流耐壓試驗(yàn)時(shí)施加電壓和使用的儀表準(zhǔn)確度都高于兆歐表，而且可以在加壓過程中觀察泄漏電流的變化，所以泄漏電流試驗(yàn)比測量絕緣電阻更能有效地發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷。
電纜在直流電壓下，流過絕緣內(nèi)部的電流是電容電流、吸收電流和傳導(dǎo)電流的疊加。流過絕緣的泄漏電流隨時(shí)間而變化，它同電纜絕緣的品質(zhì)、所含雜質(zhì)、氣泡、水分等含量有關(guān)：絕緣完好的電纜，隨著加壓時(shí)間延長，泄漏電流減少，并趨于一個(gè)穩(wěn)定數(shù)值;絕緣較差的電纜，泄漏電流很快趨向穩(wěn)定值，而且穩(wěn)定后的數(shù)值與初始值很接近;絕緣存在嚴(yán)重缺陷時(shí)，泄漏電流不隨時(shí)間延長而下降，反而出現(xiàn)上升趨勢，如果延長加壓時(shí)間或提高直流電壓，泄漏電流增加的趨勢可能繼續(xù)發(fā)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(shí)狀況，應(yīng)采取措施消除外來因素對(duì)泄漏電流的影響。如果測得的泄漏電流數(shù)值不穩(wěn)定，泄漏電流隨時(shí)間延長而上升，或隨試驗(yàn)電壓增加而急劇上升，必須查明原因。
一般把電纜直流耐壓試驗(yàn)后和耐壓試驗(yàn)前測得的泄漏電流的比值稱為吸收比。所謂耐壓試驗(yàn)前的泄漏電流是指在直流耐壓試驗(yàn)加到規(guī)定電壓后1 min時(shí)的泄漏電流I1，耐壓試驗(yàn)后的泄漏電流是指耐壓持續(xù)到4 min(對(duì)于6～35 kV電纜)或14 min(對(duì)于110～220 kV電纜)時(shí)的泄漏電流I2。規(guī)程規(guī)定，電纜泄漏試驗(yàn)的合格標(biāo)準(zhǔn)是，吸收比I2/I1≤1。
2 交聯(lián)聚乙烯電纜的耐壓試驗(yàn)
在我國，直流電壓目前仍然是交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜進(jìn)行試驗(yàn)的主要電源，XLPE電纜直流試驗(yàn)的電壓標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。在IEC標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定，額定電壓150 kV以上的XLPE電纜及其附件安裝后的電氣試驗(yàn)采用交流電壓試驗(yàn)，即施加電力系統(tǒng)相間電壓，經(jīng)1 h試驗(yàn)，或施加正常運(yùn)行電壓，經(jīng)24 h試驗(yàn)，不推薦采用直流電壓試驗(yàn)。
我國使用高壓(110～220 kV)XLPE電纜始于1984年。隨著城市電網(wǎng)建設(shè)和改造的發(fā)展，從1985年以后，廣州、上海、北京等大城市相繼從國外進(jìn)口高壓XLPE電纜及其附件。正是從這時(shí)候開始，一些國家對(duì)高壓XLPE電纜采用直流耐壓試驗(yàn)的結(jié)果和電纜運(yùn)行情況進(jìn)行了研究分析，得出了一個(gè)共同的結(jié)論，即高壓XLPE電纜不宜采用直流耐壓試驗(yàn)，認(rèn)為XLPE電纜在進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)時(shí)，主要存在以下幾方面的問題。
a. XLPE電纜絕緣層在直流和交流電壓下，內(nèi)部電場分布情況完全不同。在直流電壓下，電場按絕緣電阻系數(shù)呈正比例分配，而XLPE絕緣材料存在電阻系數(shù)不均勻性，導(dǎo)致在直流電壓下電場分布的不均勻性。交流電壓下，電場按介電系數(shù)呈反比例分配，XLPE為整體絕緣結(jié)構(gòu)，其介電系數(shù)為2.1～2.3，且一般不受溫度變化的影響。因此，在交流電壓下，XLPE絕緣內(nèi)部電場分布是比較穩(wěn)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(yàn)時(shí)不被擊穿，反過來，在直流試驗(yàn)時(shí)被擊穿的部位，在交流工作電壓下卻不會(huì)產(chǎn)生問題。
b. XLPE絕緣內(nèi)部如果有了水樹枝，在交流工作電壓下，水樹枝的發(fā)展是很緩慢的，而在直流耐壓試驗(yàn)時(shí)會(huì)加速水樹枝的發(fā)展，甚至轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌渲�，即直流試�?yàn)會(huì)導(dǎo)致XLPE絕緣產(chǎn)生積累效應(yīng)，加速絕緣老化，縮短使用壽命。
c. 直流耐壓試驗(yàn)過程中，在XLPE電纜及其附件絕緣內(nèi)會(huì)形成空間電荷，空間電荷的不斷形成可導(dǎo)致電纜在交流工作電壓下?lián)舸蛟诟郊缑嬉蚍e累電荷而沿界面滑閃。
綜上所述，直流試驗(yàn)電壓不能有效發(fā)現(xiàn)XLPE電纜的絕緣缺陷，而且，直流試驗(yàn)電壓可能造成XLPE電纜絕緣的損傷，以至在試驗(yàn)后重新投入運(yùn)行時(shí)，在交流工作電壓下提前發(fā)生絕緣擊穿事故。因此，對(duì)于XLPE電纜有必要采用除直流試驗(yàn)之外的其它試驗(yàn)方法。
2.1 超低頻電壓試驗(yàn)
超低頻耐壓試驗(yàn)裝置的輸出頻率一般為0.01～0.1 Hz，輸出波形為正弦波或余弦波，故超低頻試驗(yàn)也是一種交流耐壓試驗(yàn)。采用超低頻試驗(yàn)的目的是為了滿足在交流電壓條件下，盡可能減
現(xiàn)行電纜線路的電氣試驗(yàn)大致有：直流耐壓和泄漏電流試驗(yàn)、工頻耐壓試驗(yàn)、測量絕緣電阻、絕緣油試驗(yàn)、局部放電試驗(yàn)、0.1 Hz超低頻試驗(yàn)、交流變頻諧振試驗(yàn)等。目前，電力部門對(duì)于不同電壓等級(jí)和不同類型的電力電纜線路的試驗(yàn)方法和試驗(yàn)內(nèi)容也不盡相同。
1 油浸紙絕緣電纜的直流耐壓實(shí)驗(yàn)
直流耐壓反映電纜絕緣的泄漏和耐壓特性。理論分析和實(shí)用效果均表明，油浸紙介質(zhì)電纜、充油電纜或充氣電纜的直流、交流耐壓特性基本相同。
對(duì)油紙絕緣電力電纜的試驗(yàn)，除制造廠在進(jìn)行例行試驗(yàn)時(shí)采用交流電壓外，安裝和運(yùn)行單位對(duì)電纜線路進(jìn)行交接驗(yàn)收和預(yù)防性試驗(yàn)或故障修復(fù)后試驗(yàn)時(shí)，都采用直流耐壓，因?yàn)橹绷髂蛪涸囼?yàn)具有下列優(yōu)點(diǎn)。
a. 直流試驗(yàn)設(shè)備攜帶輕便，適合現(xiàn)場使用。對(duì)電纜作直流耐壓試驗(yàn)時(shí)一般以半波整流獲得試驗(yàn)電壓，并應(yīng)用多倍壓整流技術(shù)，故可用體積容量都較小的試驗(yàn)設(shè)備(試驗(yàn)變壓器和整流設(shè)備)，獲得對(duì)較長電纜線路進(jìn)行直流高壓試驗(yàn)的電壓。
b. 交流耐壓試驗(yàn)有可能在絕緣空隙中產(chǎn)生游離放電，從而導(dǎo)致絕緣的永久性損壞，采用直流耐壓試驗(yàn)則避免了這種情況發(fā)生。
c. 在進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)時(shí)，可以同時(shí)測量泄漏電流。根據(jù)泄漏電流的數(shù)值及其隨時(shí)間的變化、泄漏電流和試驗(yàn)電壓的關(guān)系，可以判斷電纜的絕緣狀況。
d. 對(duì)電纜進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)時(shí)，按規(guī)程規(guī)定采用負(fù)極性接線，即將導(dǎo)體接負(fù)極。這種接法的好處是，如果紙絕緣已經(jīng)受潮，由于水帶正電，在直流電壓下，有明顯“電滲現(xiàn)象”，會(huì)使水分子從表層移向?qū)w(負(fù)極)，從而使泄漏電流增大，甚至形成貫穿性通道，有利于暴露紙絕緣中已經(jīng)局部受潮的缺陷。
e. 直流耐壓試驗(yàn)加壓時(shí)間可以較短，如規(guī)程規(guī)定對(duì)6～35 kV電纜進(jìn)行交接和預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)每相加壓時(shí)間為5 min。這是因?yàn)橹绷鲹舸╇妷号c加壓時(shí)間關(guān)系不大，如有缺陷，一般在直流電壓下幾分鐘內(nèi)就可以發(fā)現(xiàn)，無需長時(shí)間加壓。
油紙絕緣電力電纜直流試驗(yàn)的電壓標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。其中，電纜故障修理和改接后試驗(yàn)時(shí)，6～35 kV電纜同預(yù)防性試驗(yàn)，110～220 kV電纜同交接試驗(yàn);110～220 kV電纜外護(hù)套交接試驗(yàn)的電壓為直流10 kV，加壓時(shí)間為1 min。
在進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)時(shí)測泄漏電流，實(shí)際上和用兆歐表測電纜絕緣電阻的道理是完全相同的。但由于直流耐壓試驗(yàn)時(shí)施加電壓和使用的儀表準(zhǔn)確度都高于兆歐表，而且可以在加壓過程中觀察泄漏電流的變化，所以泄漏電流試驗(yàn)比測量絕緣電阻更能有效地發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷。
電纜在直流電壓下，流過絕緣內(nèi)部的電流是電容電流、吸收電流和傳導(dǎo)電流的疊加。流過絕緣的泄漏電流隨時(shí)間而變化，它同電纜絕緣的品質(zhì)、所含雜質(zhì)、氣泡、水分等含量有關(guān)：絕緣完好的電纜，隨著加壓時(shí)間延長，泄漏電流減少，并趨于一個(gè)穩(wěn)定數(shù)值;絕緣較差的電纜，泄漏電流很快趨向穩(wěn)定值，而且穩(wěn)定后的數(shù)值與初始值很接近;絕緣存在嚴(yán)重缺陷時(shí)，泄漏電流不隨時(shí)間延長而下降，反而出現(xiàn)上升趨勢，如果延長加壓時(shí)間或提高直流電壓，泄漏電流增加的趨勢可能繼續(xù)發(fā)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(shí)狀況，應(yīng)采取措施消除外來因素對(duì)泄漏電流的影響。如果測得的泄漏電流數(shù)值不穩(wěn)定，泄漏電流隨時(shí)間延長而上升，或隨試驗(yàn)電壓增加而急劇上升，必須查明原因。
一般把電纜直流耐壓試驗(yàn)后和耐壓試驗(yàn)前測得的泄漏電流的比值稱為吸收比。所謂耐壓試驗(yàn)前的泄漏電流是指在直流耐壓試驗(yàn)加到規(guī)定電壓后1 min時(shí)的泄漏電流I1，耐壓試驗(yàn)后的泄漏電流是指耐壓持續(xù)到4 min(對(duì)于6～35 kV電纜)或14 min(對(duì)于110～220 kV電纜)時(shí)的泄漏電流I2。規(guī)程規(guī)定，電纜泄漏試驗(yàn)的合格標(biāo)準(zhǔn)是，吸收比I2/I1≤1。
2 交聯(lián)聚乙烯電纜的耐壓試驗(yàn)
在我國，直流電壓目前仍然是交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜進(jìn)行試驗(yàn)的主要電源，XLPE電纜直流試驗(yàn)的電壓標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。在IEC標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定，額定電壓150 kV以上的XLPE電纜及其附件安裝后的電氣試驗(yàn)采用交流電壓試驗(yàn)，即施加電力系統(tǒng)相間電壓，經(jīng)1 h試驗(yàn)，或施加正常運(yùn)行電壓，經(jīng)24 h試驗(yàn)，不推薦采用直流電壓試驗(yàn)。
我國使用高壓(110～220 kV)XLPE電纜始于1984年。隨著城市電網(wǎng)建設(shè)和改造的發(fā)展，從1985年以后，廣州、上海、北京等大城市相繼從國外進(jìn)口高壓XLPE電纜及其附件。正是從這時(shí)候開始，一些國家對(duì)高壓XLPE電纜采用直流耐壓試驗(yàn)的結(jié)果和電纜運(yùn)行情況進(jìn)行了研究分析，得出了一個(gè)共同的結(jié)論，即高壓XLPE電纜不宜采用直流耐壓試驗(yàn)，認(rèn)為XLPE電纜在進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)時(shí)，主要存在以下幾方面的問題。
a. XLPE電纜絕緣層在直流和交流電壓下，內(nèi)部電場分布情況完全不同。在直流電壓下，電場按絕緣電阻系數(shù)呈正比例分配，而XLPE絕緣材料存在電阻系數(shù)不均勻性，導(dǎo)致在直流電壓下電場分布的不均勻性。交流電壓下，電場按介電系數(shù)呈反比例分配，XLPE為整體絕緣結(jié)構(gòu)，其介電系數(shù)為2.1～2.3，且一般不受溫度變化的影響。因此，在交流電壓下，XLPE絕緣內(nèi)部電場分布是比較穩(wěn)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(yàn)時(shí)不被擊穿，反過來，在直流試驗(yàn)時(shí)被擊穿的部位，在交流工作電壓下卻不會(huì)產(chǎn)生問題。
b. XLPE絕緣內(nèi)部如果有了水樹枝，在交流工作電壓下，水樹枝的發(fā)展是很緩慢的，而在直流耐壓試驗(yàn)時(shí)會(huì)加速水樹枝的發(fā)展，甚至轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌渲�，即直流試�?yàn)會(huì)導(dǎo)致XLPE絕緣產(chǎn)生積累效應(yīng)，加速絕緣老化，縮短使用壽命。
c. 直流耐壓試驗(yàn)過程中，在XLPE電纜及其附件絕緣內(nèi)會(huì)形成空間電荷，空間電荷的不斷形成可導(dǎo)致電纜在交流工作電壓下?lián)舸蛟诟郊缑嬉蚍e累電荷而沿界面滑閃。
綜上所述，直流試驗(yàn)電壓不能有效發(fā)現(xiàn)XLPE電纜的絕緣缺陷，而且，直流試驗(yàn)電壓可能造成XLPE電纜絕緣的損傷，以至在試驗(yàn)后重新投入運(yùn)行時(shí)，在交流工作電壓下提前發(fā)生絕緣擊穿事故。因此，對(duì)于XLPE電纜有必要采用除直流試驗(yàn)之外的其它試驗(yàn)方法。
2.1 超低頻電壓試驗(yàn)
超低頻耐壓試驗(yàn)裝置的輸出頻率一般為0.01～0.1 Hz，輸出波形為正弦波或余弦波，故超低頻試驗(yàn)也是一種交流耐壓試驗(yàn)。采用超低頻試驗(yàn)的目的是為了滿足在交流電壓條件下，盡可能減
