高压电力电缆试验方法与检测技术分析

张建　李宁　张宇琦

【摘 要】电力电缆有多种，橡胶绝缘高压电力电缆是其中的一种，其功效被国民所认可，很是受国民的青睐。但是，随着其使用数量的增多，一旦发生故障，便会引起一系列严重的后果，有时还会发生短时间内大面积停电事故，影响电力供、配系统的正常稳定运行。所以，高压电力电缆故障分析工作是必不可少的，防止电力电缆发生故障时引发人身安全事故。

【关键词】高压电力电缆;试验方法;检测技术

1高压电力电缆试验方法

1.1出厂前试验

1.1.1例行试验

例行试验也称为出厂试验，主要目的是检验每个产品是否存在偶然因素造成的缺陷。（1）导体直流电阻。该项试验可以检查导体截面是否符合规定尺寸，若截面偏小或采用不纯的导体材料，导体直流电阻会增大;反之，若截面偏大，而电缆外径一定，则绝缘厚度变薄，这2种情况均不符合要求。20℃下导体直流电阻值应符合相关地导体电阻标准规定。（2）交流电压试验。该试验在整盘电缆上进行，110kV及以下电缆的试验时间为15min，电缆主绝缘在規定试验电压下应不击穿，试验电压值Ut如表1所示;220kV电缆应将试验电压逐渐升至318kV，保持30min，绝缘不应被击穿。

1.1.2抽样试验

（1）结构尺寸检查。对电缆结构尺寸进行检查，绝缘厚度的平均值应不小于固定的标准值δ，任一点最薄弱处应不低于0.9δ～0.1mm。护套平均厚度应不低于0.85δ～0.1mm（护套内表面为圆柱形）或0.85δ～0.2mm（护套表面为不规则圆柱形）。（2）热延伸试验。热延伸试验目的是检查交联聚乙烯绝缘的交联度，若绝缘未很好硫化，交联度很低，则在规定条件下的伸长率将非常大，冷却后的永久伸长也很大。如电缆交联度不够，则电缆的耐热性能和机械性能都很差，因此这是一项考核电缆绝缘性能的重要指标。

1.1.3预鉴定试验

目前国内在高压直流电缆方面仅有数年的运行经验，难以获得真实运行老化的电缆。为保证直流电缆满足预期的使用条件和保持长期运行的稳定性，高压直流电缆在实际投入运行前需要进行预鉴定试验。电缆预鉴定试验是通过模拟电缆实际运行状况和长期直流电压试验和叠加冲击电压试验，从而检查电缆及其附件的长期使用性能。在电缆预鉴定试验过程中，多次的高场强冷热循环试验对绝缘层中的交联副产物、结晶形态有一定的影响，而针对这方面的研究还比较少，因此研究预鉴定试验对电缆绝缘电导特性的影响十分必要。例如，差示扫描量热法是一种热分析法，其在程序控制温度下，测量输入到试样和参比物的功率差与温度的关系。记录的曲线以样品吸热或放热的速率，即热流率为纵坐标，以温度为横坐标。一般用向上的峰表示吸热反应，用向下的峰表示放热反应。交联聚乙烯在受热或者冷却的过程中，会因为物理或者化学变化而产生热效应，在发生力学状态变化时，其比热会发生变化，而这些变化均在DSC曲线中有所反映。熔融行为一般用熔融热焓、峰温以及半高峰宽来表征，结晶行为一般用结晶起始点、峰宽以及结晶热来表征。

1.2竣工验收试验方法

依据国家标准《电气设备交接试验标准》GB50150-2006规定，橡胶绝缘电力电缆应优先采用20-300Hz交流耐压试验。实际高压电力电缆线路竣工验收中，已应用于现场的电缆耐压试验方法主要有电缆直流耐压试验与电缆交流耐压试验。其中，电缆交流耐压试验方法包括超低频（0.1Hz）耐压法、工频串联谐振法、变频串联谐振法与24小时空载法。（1）直流耐压试验：直流电压作用下，电缆内部电场分布由材料体积电阻率决定，而在交流电压作用下，电缆内部电场分布取决于各层介质的介电常数，因而直流耐压试验无法有效反映工频交流运行电压下电缆内部的电场分布情况。（2）交流耐压试验：工频串联谐振法：工频谐振耐压试验方法采用可调高压电抗器与试验电缆串联，通过调节电抗器电感，在工频下发生谐振。该方法中电缆承受工频电压，可有效模拟电缆的运行状态。但由于电抗器电感调节范围有限，导致工频下可产生谐振的电容范围有限，难以普适于大跨度电缆长度范围。变频串联谐振法：变频串联谐振法采用高压电抗器与试验电缆串联形成谐振电路，运用变频控制装置调节电压频率，使其达到谐振状态，实现对试验电缆施加高幅值耐受电压。该种方法采用电力电子元器件改变电压频率引发谐振，频率调节范围一般在20-300Hz。该方法无需具备较大电感可调范围电抗器，便于现场携带，且耐压试验中易于调至谐振状态，近些年得到较为广泛的应用。24小时空载法：《电气设备交接试验标准》GB50150-2006中规定，不具备条件进行表1所示的交流耐压试验时，可施加正常运行电压24小时代替交流耐压试验。该种方法仅对试验电缆施加额定运行电压，缺乏对操作过电压、雷电过电压及其它过电压情况下电缆运行状态的试验。同时，24小时空载试验中，试验电缆线路负荷电流为0，未对负载热效应与大电流情况对电缆运行状态的影响进行试验，无法有效反映高压电缆的运行状态。超低频（0.1Hz）耐压试验：超低频（0.1Hz）耐压方法有0.1Hz超低频正弦波耐压与0.1Hz超低频余弦波耐压两种方式。通过对工频220V电压进行整流、调制、升压等操作，产生频率为0.1Hz具有高电压幅值的正弦波与余弦波施加于试验电缆。该方法采用的试验电压频率为工频的1/500，可有效降低试验所需设备容量与设备体积，易于携带进行现场试验。超低频（0.1Hz）耐压试验进行中可同时对试验电缆介质损耗进行测量，可依据介质损耗情况对试验电缆内部水树情况进行有效判断。然而，超低频（0.1Hz）耐压试验设备最大输出电压仅能达到80kV，无法适用于高压电力电缆耐压试验。

1.3高压电力电缆试验时的注意事项

（1）微安表接电压。决心好的电缆漏电削，一般几十微安若接在低端，误差较大。（2）两端头屏蔽35kV以上的电压电缆，因为试电压高，所以通过它的漏电大理应屏蔽。（3）高压侧电压如电缆较长，电容过大时所产生的影响较大，在低压表中不能反映高压测得时的真实电压。（4）试验电压太高，用倍压装置。35kV及以上电压等级常需用高压用单极直流电压装置，不满足当前需要要求，需用倍压回路。

2高压电力电缆的检测技术

2.1万用表法

其工作原理主要是维护人员对高压电力电缆的金属屏蔽层及其电缆芯进行单独检验，再在电缆的起始段利用万用表进行电阻测量。测量结果往往可以直接帮助维护人员判断故障的类型，如果测量结果为无穷大，那么此时问题电缆的故障类型为开路故障，再基于这一判断组织针对性的检修工作。需注意，如果某一高压电力电缆为2倍缆芯电阻，则说明该电阻的故障类型为断线故障。

2.2电桥检测技术

电桥检测技术操作相对便捷，因此在高压电力电缆的故障检测中较为常用。操作中，专业人员将出现问题的电缆与另一条正常性能的电缆进行连接，连接方式同样为短接方式，同时再在电力电缆的起始处连接单臂电桥前路。基于此，测量正常电缆相的电阻与出现故障问题的电缆相故障点前后的电阻值之比，再参考电缆的长度，对故障点的实际距离进行计算，最终得出故障的具体位置。

3结束语

高压电力电缆在我国的电力系统中扮演着重要的角色，对于维护电力供应的稳定、满足居民生活与工业生产的用电需求具有重要意义。为了有效提高电力部门的检修效率，针对多样化的故障问题，需要采用科学合理的试验方法与检测技术，在第一时间消除故障对电力系统的影响。

参考文献：

[1]陈子豪.信息化背景下高压电力电缆故障原因分析与试验方法[J].内燃机与配件，2018，03：159-160.

（作者单位：国网衡水供电公司）