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核心提示：
現(xiàn)行的電纜線路電氣試驗方法有多種，不同電壓等級、不同類型的電力電纜有不同的試驗方法。文中介紹了油浸紙絕緣電纜、塑料絕緣電纜和交聯(lián)聚乙烯電纜的試驗方法。
現(xiàn)行電纜線路的電氣試驗大致有：直流耐壓和泄漏電流試驗、工頻耐壓試驗、測量絕緣電阻、絕緣油試驗、局部放電試驗、0.1 Hz超低頻試驗、交流變頻諧振試驗等。目前，電力部門對于不同電壓等級和不同類型的電力電纜線路的試驗方法和試驗內(nèi)容也不盡相同。
1 油浸紙絕緣電纜的直流耐壓實驗
直流耐壓反映電纜絕緣的泄漏和耐壓特性。理論分析和實用效果均表明，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。
對油紙絕緣電力電纜的試驗，除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時，都采用直流耐壓，因為直流耐壓試驗具有下列優(yōu)點。
a. 直流試驗設備攜帶輕便，適合現(xiàn)場使用。對電纜作直流耐壓試驗時一般以半波整流獲得試驗電壓，并應用多倍壓整流技術(shù)，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試驗的電壓。
b. 交流耐壓試驗有可能在絕緣空隙中產(chǎn)生游離放電，從而導致絕緣的永久性損壞，采用直流耐壓試驗則避免了這種情況發(fā)生。
c. 在進行直流耐壓試驗時，可以同時測量泄漏電流。根據(jù)泄漏電流的數(shù)值及其隨時間的變化、泄漏電流和試驗電壓的關(guān)系，可以判斷電纜的絕緣狀況。
d. 對電纜進行直流耐壓試驗時，按規(guī)程規(guī)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(jīng)受潮，由于水帶正電，在直流電壓下，有明顯“電滲現(xiàn)象”，會使水分子從表層移向?qū)w(負極)，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. 直流耐壓試驗加壓時間可以較短，如規(guī)程規(guī)定對6～35 kV電纜進行交接和預防性試驗時每相加壓時間為5 min。這是因為直流擊穿電壓與加壓時間關(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)，無需長時間加壓。
油紙絕緣電力電纜直流試驗的電壓標準如表1所示。其中，電纜故障修理和改接后試驗時，6～35 kV電纜同預防性試驗，110～220 kV電纜同交接試驗;110～220 kV電纜外護套交接試驗的電壓為直流10 kV，加壓時間為1 min。
在進行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的道理是完全相同的。但由于直流耐壓試驗時施加電壓和使用的儀表準確度都高于兆歐表，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(zhì)、所含雜質(zhì)、氣泡、水分等含量有關(guān)：絕緣完好的電纜，隨著加壓時間延長，泄漏電流減少，并趨于一個穩(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;絕緣存在嚴重缺陷時，泄漏電流不隨時間延長而下降，反而出現(xiàn)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(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(shù)值不穩(wěn)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試驗后和耐壓試驗前測得的泄漏電流的比值稱為吸收比。所謂耐壓試驗前的泄漏電流是指在直流耐壓試驗加到規(guī)定電壓后1 min時的泄漏電流I1，耐壓試驗后的泄漏電流是指耐壓持續(xù)到4 min(對于6～35 kV電纜)或14 min(對于110～220 kV電纜)時的泄漏電流I2。規(guī)程規(guī)定，電纜泄漏試驗的合格標準是，吸收比I2/I1≤1。
2 交聯(lián)聚乙烯電纜的耐壓試驗
在我國，直流電壓目前仍然是交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜進行試驗的主要電源，XLPE電纜直流試驗的電壓標準如表2所示。在IEC標準中明確規(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采用交流電壓試驗，即施加電力系統(tǒng)相間電壓，經(jīng)1 h試驗，或施加正常運行電壓，經(jīng)24 h試驗，不推薦采用直流電壓試驗。
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口高壓XLPE電纜及其附件。正是從這時候開始，一些國家對高壓XLPE電纜采用直流耐壓試驗的結(jié)果和電纜運行情況進行了研究分析，得出了一個共同的結(jié)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時不被擊穿，反過來，在直流試驗時被擊穿的部位，在交流工作電壓下卻不會產(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，而在直流耐壓試驗時會加速水樹枝的發(fā)展，甚至轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌渲�，即直流試驗會導致XLPE絕緣產(chǎn)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電纜及其附件絕緣內(nèi)會形成空間電荷，空間電荷的不斷形成可導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，直流試驗電壓不能有效發(fā)現(xiàn)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前發(fā)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。
2.1 超低頻電壓試驗
超低頻耐壓試驗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，故超低頻試驗也是一種交流耐壓試驗。采用超低頻試驗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大致有：直流耐壓和泄漏電流試驗、工頻耐壓試驗、測量絕緣電阻、絕緣油試驗、局部放電試驗、0.1 Hz超低頻試驗、交流變頻諧振試驗等。目前，電力部門對于不同電壓等級和不同類型的電力電纜線路的試驗方法和試驗內(nèi)容也不盡相同。
1 油浸紙絕緣電纜的直流耐壓實驗
直流耐壓反映電纜絕緣的泄漏和耐壓特性。理論分析和實用效果均表明，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。
對油紙絕緣電力電纜的試驗，除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時，都采用直流耐壓，因為直流耐壓試驗具有下列優(yōu)點。
a. 直流試驗設備攜帶輕便，適合現(xiàn)場使用。對電纜作直流耐壓試驗時一般以半波整流獲得試驗電壓，并應用多倍壓整流技術(shù)，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試驗的電壓。
b. 交流耐壓試驗有可能在絕緣空隙中產(chǎn)生游離放電，從而導致絕緣的永久性損壞，采用直流耐壓試驗則避免了這種情況發(fā)生。
c. 在進行直流耐壓試驗時，可以同時測量泄漏電流。根據(jù)泄漏電流的數(shù)值及其隨時間的變化、泄漏電流和試驗電壓的關(guān)系，可以判斷電纜的絕緣狀況。
d. 對電纜進行直流耐壓試驗時，按規(guī)程規(guī)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(jīng)受潮，由于水帶正電，在直流電壓下，有明顯“電滲現(xiàn)象”，會使水分子從表層移向?qū)w(負極)，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. 直流耐壓試驗加壓時間可以較短，如規(guī)程規(guī)定對6～35 kV電纜進行交接和預防性試驗時每相加壓時間為5 min。這是因為直流擊穿電壓與加壓時間關(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)，無需長時間加壓。
油紙絕緣電力電纜直流試驗的電壓標準如表1所示。其中，電纜故障修理和改接后試驗時，6～35 kV電纜同預防性試驗，110～220 kV電纜同交接試驗;110～220 kV電纜外護套交接試驗的電壓為直流10 kV，加壓時間為1 min。
在進行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的道理是完全相同的。但由于直流耐壓試驗時施加電壓和使用的儀表準確度都高于兆歐表，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(zhì)、所含雜質(zhì)、氣泡、水分等含量有關(guān)：絕緣完好的電纜，隨著加壓時間延長，泄漏電流減少，并趨于一個穩(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;絕緣存在嚴重缺陷時，泄漏電流不隨時間延長而下降，反而出現(xiàn)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(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(shù)值不穩(wěn)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試驗后和耐壓試驗前測得的泄漏電流的比值稱為吸收比。所謂耐壓試驗前的泄漏電流是指在直流耐壓試驗加到規(guī)定電壓后1 min時的泄漏電流I1，耐壓試驗后的泄漏電流是指耐壓持續(xù)到4 min(對于6～35 kV電纜)或14 min(對于110～220 kV電纜)時的泄漏電流I2。規(guī)程規(guī)定，電纜泄漏試驗的合格標準是，吸收比I2/I1≤1。
2 交聯(lián)聚乙烯電纜的耐壓試驗
在我國，直流電壓目前仍然是交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜進行試驗的主要電源，XLPE電纜直流試驗的電壓標準如表2所示。在IEC標準中明確規(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采用交流電壓試驗，即施加電力系統(tǒng)相間電壓，經(jīng)1 h試驗，或施加正常運行電壓，經(jīng)24 h試驗，不推薦采用直流電壓試驗。
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口高壓XLPE電纜及其附件。正是從這時候開始，一些國家對高壓XLPE電纜采用直流耐壓試驗的結(jié)果和電纜運行情況進行了研究分析，得出了一個共同的結(jié)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時不被擊穿，反過來，在直流試驗時被擊穿的部位，在交流工作電壓下卻不會產(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，而在直流耐壓試驗時會加速水樹枝的發(fā)展，甚至轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌渲�，即直流試驗會導致XLPE絕緣產(chǎn)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電纜及其附件絕緣內(nèi)會形成空間電荷，空間電荷的不斷形成可導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，直流試驗電壓不能有效發(fā)現(xiàn)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前發(fā)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。
2.1 超低頻電壓試驗
超低頻耐壓試驗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，故超低頻試驗也是一種交流耐壓試驗。采用超低頻試驗的目的是為了滿足在交流電壓條件下，盡可能減
