交联电缆直流电压及泄漏电流试验的探讨

汪 海

(无锡电缆厂有限公司，江苏 无锡214028)

0 引言

中高压交联聚乙烯绝缘电力电缆(简称交联电缆)是输变电系统中的重要产品之一，它的优劣直接关系到国计民生。近年来，用户对交联电缆的安全程度越来越重视，进一步加强了对交联电缆在敷设安装、使用前的预防性试验，尤其是交联电缆的直流电压试验及泄漏电流的测试。但由于在检测设备、试验方法以及对标准理解上的差异，在电缆质量的符合性方面用户往往同电缆制造厂家发生一些争执。因此，如何理解标准，掌握试验方法，排除试验中的影响因素，对正确开展交联电缆的直流电压和泄漏电流试验将会起到较好的作用。

1 执行标准的区别

1.1 生产中执行的标准

交联电缆在生产过程和检验中执行的标准主要是国家标准，如GB/T 12706—2008。交联电缆出厂试验主要有工频耐压试验和局部放电试验，在国家标准中除例行试验外，还有安装后电气试验，应在电缆和与之相配的附件安装完成后进行试验。作为交流电压试验的替代，应施加4U0直流电压，持续15 min，不击穿。在试验中没有泄漏电流值的要求。

应特别指出的是，直流电压试验可能对被试绝缘系统造成损伤。建议在敷设安装中，不要过高施加直流电压和更多次的试验，这样会对交联绝缘造成很大的损伤，对交联电缆的使用寿命会有很大的影响。因此，在GB/T 12706—2008中对26/35 kV的交联电缆，取消了主绝缘直流电压试验。

1.2 电气设备交接试验标准

交联电缆在敷设安装过程中一般执行GB 50150—2006标准。在标准中，橡塑绝缘电力电缆试验允许用直流耐压试验及泄漏电流测量代替交流耐压试验。应符合下列规定:

(1)直流耐压试验电压标准;橡塑绝缘电缆为Ut=4U0。

(2)试验时，试验电压可分4～6阶段均匀升压，每阶段停留1 min，并读取泄漏电流值。试验电压升至规定值后持续15 min。其间读取1 min和15 min时的泄漏电流。测量时应消除杂散电流影响。

(3)泄漏电流的三相不平衡系数(最大值与最小值之比)不应大于2;当6/10 kV及以上电缆的泄漏电流小于20 μA和6/10 kV以下电压等级电缆泄漏电流小于10 μA时，其不平衡系数不作规定。

(4)电缆的泄漏电流若很不稳定，随试验电压升高急剧上升或随试验时间延长有上升现象，电缆绝缘则可能有缺陷。应找出缺陷部位，并予以处理。

虽然在标准中对泄漏电流值只做参考而不作规定，但是在敷设安装中泄漏电流值和不平衡系数往往是决定电缆是否投入运行的关键，所以正确测量泄漏电流值是非常重要的。

1.3 安装后电气试验的最新理念

长期的安装和运行实践说明，直流耐压对油纸绝缘电缆有效，而对交联聚乙烯绝缘不但无效，还可能有害，这已引起人们的充分重视。为了满足交联电缆线路的预防及交接试验的需要，世界各国都进行了大量的试验研究，开发新的检测设备。其中有20～300 Hz的变频耐压试验，也有的采用0.1 Hz耐压试验、红外测温技术等。

目前最新的理念是:(1)电力电缆是在制造厂内完成的，产品质量可由型式试验和工厂的质量保证体系来保证。在制造过程中出现的差错由抽样试验进行检验，制造过程中的重大缺陷由例行试验检测，因此出厂的电缆应是合格的产品，电缆本体的质量应有保证。(2)电缆产品出厂以后的运输和敷设安装过程中可能会受到损伤，一般多为机械性外伤，而首先是发生在外护套上。因此在新版IEC 60840中放在首位的是对外护套层的直流耐压试验，用以验证外护套完好无损，证明对主绝缘无有害损伤。

上述的最新理念，其实也反映竣工试验的等效性是很复杂的，过高的试验电压可能会对主绝缘产生不利影响，甚至会缩短电缆系统的使用寿命。所以在IEC标准中，规定“作为替代，也可施加U0，时间24 h”的交流电压，这是一种权宜之计。但是有些新技术不一定成熟，施工现场很难采用，使用较多还是直流电压试验及泄漏电流的测量。所以要理解标准，掌握试验方法，排除试验中的影响因素。

2 直流电压试验及泄漏电流的测量

2.1 测量的目的

交联电缆由于其电容很大，在敷设安装现场进行预防性试验时，不可能采用大容量的工频试验变压器，故一般采用在直流电压下测定其绝缘强度，以替代工频下的绝缘强度试验。但由于直流和工频下击穿机理不同，在进行耐压试验时所加的直流试验电压要比工频下的试验电压高。

泄漏电流是指在高电压下通过试品的电流。泄漏电流的试验与测量绝缘电阻本质上是相同的，所不同的是施加于试样上的直流电压比测量绝缘电阻时更高。这样，一方面因为泄漏电流较大，而不需要放大器就可以直接用微安表来测定，测量结果的重复性较好;另一方面若绝缘中存在某些缺陷点或弱点，只有在较高的电场强度下才能暴露出来。因此，在较高的电压下，测出泄漏电流的变化规律，可以从中判断绝缘内是否存在缺陷。在电力电缆中经常将直流高压试验同泄漏电流测试作为预防性试验的一个共同项目。

2.2 试验方法

直流电压试验装置如图1所示。从图1中看，交联电缆应与直流高压电源及微安表串联，当电缆为单芯时，导体接高压端，金属套或屏蔽接地;电缆为多芯时，依次将一导体接高压端，其他导体相互连接并与金属套、屏蔽或铠装一起接地。

图1 直流电压试验装置

在进行直流高压试验的同时进行泄漏电流测量时，最好要在高压端串联一只微安表(图1中I处)，这时微安表处于高电位，其测得泄漏电流基本为电缆本身的泄漏值。而一般用于测量泄漏电流高压装置，在电源和地之间均串联一只微安表(图1中II处)，并直接安装在控制面板上。这种接法为了安全和方便使用，但高压端(包括高压引线、保护电阻和滤波电容器等)对地的泄漏电流也会流经微安表而造成误差。因此，测量前必须先不接电缆，将电压上升到测量值，这时微安表最好无读数，如果有很小的读数(与测量的泄漏电流比较)，可记下读数I1，然后再接上电缆测得电流I2，则电缆的泄漏电流为I=I1－I2。如在不接电缆时，微安表的读数很大(接近测量的泄漏电流)，则必须采取措施消除这部分泄漏电流。例如加强高压端对地绝缘，高压引线采用屏蔽线，并把屏蔽很好地接地等。

2.3 测量结果的评定

直流高压试验时，电缆在施加规定的试验电压和持续时间内，无任何闪络放电，或者试验回路电流不随时间而增大，则可认为电缆通过耐受直流电压试验。如果在试验期间内出现电流急剧增加，甚至直流高压发生器的线路开关跳闸，或试样不可能再次耐受所规定的试验电压，则可认为电缆已击穿。

对泄漏电流有要求的电缆，则在规定的电压下，其泄漏电流值应不大于标准所规定的值，在读取泄漏电流时应在规定的电压下停留一定的时间，以避免充电电流对测量结果的影响。应注意的几点是:

(1)微安电流表指针摆动，可能是由于电源波动，整流后电流电压的脉冲系数比较大以及测试回路及电缆有充放电过程，当摆动幅度不大又难以消除时可以读取其平均值作为测量结果;

(2)微安表指针突然出现不规则的很大冲击，可能是由于电缆产生间隙性放电引起的;

(3)微安表读数时间不断增大，说明电缆的绝缘性能下降;

(4)多芯电缆的泄漏电流应相对平衡，若有个别相的泄漏电流比其他相大许多，说明电缆的个别相已损伤。

3 影响泄漏电流正确读数的因素

3.1 电缆终端的影响

电缆终端头表面的洁净对正确测量泄漏电流至关重要。试验前，必须按要求正确制作终端头，小心剥除绝缘线芯外的所有护层，并将绝缘线芯尽可能分开，但不能将绝缘线芯弯曲过烈，以免绝缘损伤。这样可以避免试验时可能造成端部放电或击穿现象。

电缆终端表面应擦试干净，避免表面残留油污、灰尘、水份等导电杂质，以减少其泄漏电流并防止沿表面的闪络放电。对于10 kV及以上的交联电缆，应仔细剥除绝缘线芯的外屏蔽层，剥除长度0.25～0.30 m，以保证不发生沿其表面闪络放电。

3.2 温度和湿度的影响

温度和湿度对绝缘电阻的影响很大。温度升高，绝缘电阻会急剧下降。同理，泄漏电流就会大幅上升。

对于不同的绝缘材料，其绝缘电阻对温度的灵敏性也是不同的，而交联电缆绝缘电阻随温度的变化则较为平稳，但对泄漏电流值还是会有一定的影响。

4 结束语

在直流高压试验及泄漏电流测试中，应正确理解标准，掌握正确的试验方法，排除温度、湿度、杂质等其它因素，特别是电缆终端处理造成试品本身以外泄漏电流的影响，是有效开展试验工作的关键。这对于正确判断交联电缆的品质，保证在敷设和使用中的安全起着重要作用。

［1］GB/T 12706—2008 额定电压1 kV到35 kV挤包绝缘电力电缆及附件［S］.

［2］GB 50150—2006 电气装置安装工程电气设备交接试验标准［S］.

［3］陆 洲.煤矿用电力电缆直流电压及泄漏电流试验的探讨［J］.煤矿安全，2005(3):45-46.