浅谈工厂电缆耐压试验方法

娄春刚 罗双 贺菁 何彤 薛文俊

摘 要：本文详细对比了各种电缆耐压试验的常用方法，着重研究了变频串联谐振耐压试验及其注意事项。

关键词：交联聚乙烯电缆；变频串联谐振；耐压试验

中图分类号： TM247 文献标识码：A

随着工厂规模越来越大，结合用电负荷需求大、供电线路多而杂、土地资源紧张、以及人身安全的因素，更多工厂内部普通投入使用了高压电缆，且以交联聚乙烯电缆（XLPE）为主要代表。交联聚乙烯具有良好的电气性能、耐热性能、机械强度和耐化学特性。在电缆安装结束、大修以及长期停用再开工前，必须要对电缆做耐压试验，以检测电缆的电气特性，保证送电的安全及成功。电缆耐压试验是检测电缆电气特性最重要的试验。

1 进行耐压试验的原因

耐压试验是一种预防性试验，一般产品在设计时考虑到了额定电压的因素，但也要考虑发生突发状况时的过电压因素，过电压会大大超过仪器的额定电压，如果没考虑到这些因素，仪器绝缘材料则容易发生击穿，故必须要做耐压试验。

2 电力电缆耐压试验方法

常见的电缆耐压试验方法主要有直流耐压试验，0.1Hz超低频耐压、变频串联谐振耐压试验等。

2.1 直流耐压

直流耐压试验对油纸绝缘电缆有很大的优点，它设备体积小、重量轻、容量小、最重要的是能够有效发现故障隐患，并且不会损害电缆的绝缘，随着工业技术的发展，越来越多的油纸绝缘电缆被交流聚乙烯（XLPE）电缆所取代，但直流耐压试验对XLPE电缆有不同程度的损害。

（1）交流聚乙烯（XLPE）电缆结构具有存储积累单极性残余电荷的能力，当在直流试验后，如不能有效的释放掉直流残余电荷，投运后在直流残余电荷加上交流电压峰值将可能致使电缆发生击穿，甚至发生人员触电的严重后果，这就是为什么做直流试验后必须要放电的原因。

（2）做相同电压等耐压试验，直流测试电压是交流测试电压的倍， 所以交流响应就比较安全一些。

（3）水树老化一直是影响XLPE电缆正常运行的重要因素，根据权威统计，70%的XLPE电缆绝缘问题与水树有关；而在直流电压下水树会快速发展成电树，进而形成放电，加速绝缘老化，直至击穿电缆。因此，XLPE电缆不建议进行直流耐压试验

2.2 振荡电压耐压试验

振荡电压耐压试验是用直流电源给电缆充电，当达到试验电压后，使放电间隙击穿而通过电感圈放电，对电缆施加一定电压幅位、频率为kHz级的衰减振荡波电压作为挤包绝缘电缆线路的竣工试验方法有效，但与工频电压试验相比，其检查电缆主绝缘和附件缺陷的效果扔不理想，一是波的衰减厉害，难以满足长电缆的需要；二是使局放增大，对电缆有较大伤害。

2.3 交流耐压

交流耐压包括0.1Hz超低频耐压和串联谐振耐压。

2.3.1 0.1Hz超低频耐压试验

由于直流试验不能有效检验出XLPE电缆线路的缺陷，其空间电荷又会影响其绝缘性能，而采用交流电压试验需要高电压、大容量的试验设备。0.1Hz超低频耐压试验能解决上述问题。从50Hz改到0.1Hz，理论上可以把试验设备容量降低到1/500。这样，0.1Hz的试验设备就可以与和直流试验设备一样做到容量小、自重轻、适合现场使用。而且由于呼和浩特石化公司进线电压是110kV，110kV及以上等级的线路归国家电网公司管，我们只需对35kV及以下等级电压进行试验，故0.1Hz的耐压试验设备可以满足试验要求。值得注意的是，由于0.1Hz低频耐压试验是破坏性试验，试验时，必须用10000伏兆欧表对试品电缆先进行绝缘电阻试验，记录试验结果后方可做试验。

2.3.2 谐振耐压试验

串联变频谐振利用励磁变压器激发串联谐振回路，通过调节变频控制器的输出频率，使得回路中的电抗器电感和试品电容发生串联谐振，继而达到用低压电做高压试验的目的，谐振电压即为试品上所加电压，如图1所示。

我们知道回路频率 f=1/（2*π*）时，回路发生谐振，此时试品上的电压是励磁变高压端输出电压的Q（Q=/R）倍，Q为系统品质因素，即电压谐振倍数。一般为几十到一百以上，先通过调节变频电源的输出频率使回路发生串联谐振，再在回路谐振的条件下调节变频电源输出电压使试品电压达到试验值。由于回路的谐振，变频电源较小的输出电压就可以在试品上产生较高的试验电压。

谐振耐压试验有以下特点：

①由于谐振电抗器和被试品电容产生谐振，电源只需要提供系统中有功消耗的部分，因此， 所需电源容量大大减小。。

②由于电容量减小，故设备的体积和重量也相应减少，继而成本降低。

③由于谐振电源能获得很好的正弦波形，能改善输出电压的波形畸变，所以能防止了谐波峰值对试品的伤害。

谐振耐压试验注意事项：

①试验设备接地点与被测物接地点在一起一同接地（否则会增大系统总电阻，Q值变小）。

②绝缘筒架高电抗器或远离导电物质离开铁磁物体，以免形成涡流，使Q值变小。

③电缆过短时，适当并联电容器。

④必须有专业人士试验，且保证2人以上在场。

⑤必须严格按国家有关标准和规程进行试验操作。

结语

综上所述，传统的直流耐压试验对XLPE电缆不能准确诊断绝缘状况，且对电缆起破坏作用，不宜使用。交流耐压试验更适合XLPE电缆的耐压试验，尤其谐振碾压试验特点更突出，是现在工厂比较常用的试验方式。

参考文献

[1]肖如泉，何金良.高电压试验工程[M].北京：清华大学出版社，2001.

[2] CIGREWG21.09，高压挤包绝缘电缆竣工验收建议导则[S].