电力电缆试验技术知识
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电力电缆试验，是鉴定电力电缆性能和质量进行的各种试验。电缆试验就是检查电缆质量、绝缘状况和对电缆线路所做的各种测试，由于电力电缆是用于传输大功率电能，一般在高电压、大电流条件下工作，所以对其电性能要求很高，为了检验电缆的制造和安装质量，减少运行事故，提高供电可靠性，必须进行性能试验。 电缆试验的分类和方法 电缆试验的分类有：例行、抽样、型式、交接、状态检修试验等。说明如下： 例行试验：即出厂试验，由制造厂完成。证明制造厂所生产的电缆符合基本技术条件，及时发现有制造缺陷的电缆。所有出厂电缆均应进行。 抽样试验：由制造厂完成。证明制造厂所生产的电缆符合技术条件，对部分出厂电缆进行，每批按一定比例抽取。 型式试验：由制造厂委托权威试验机构完成。对任一种新型电缆，制造厂在投入批量生产之前，为了检验其性能所进行的试验。对同一种类型电缆，型式试验无须重复。 交接试验：由使用单位或受使用单位委托的试验机构完成。检查电缆及附件的安装质量，并据此决定电缆能否投入运行。 状态检修试验：由使用单位或受使用单位委托的试验机构完成。对运行电缆按照基准周期进行，分为例行和诊断性试验，获取状态量，评估状态，及时发现运行电缆中尚未引发事故或会影响其正常使寿命的隐患。 电缆试验的方法有：绝缘电阻测试，泄漏电流试验，直流耐压试验(已日渐废止)，介质损耗因数试验，交流耐压试验，电缆的绝缘油试验。 试验现场的安全管理 加强试验现场的安全管理，完善试验工作的安全组织措施和技术措施，才能保证试验工作的顺利进行。 (1)试验工作的安全组织措施：①首先应做好试验联系工作。试验工作是整个电缆敷设、安装、检修工作的重要组成部分。为了避免生产现场交叉作业的相互影响和人身设备安全，在试验工作开始前，必须与工作总负责人相互联系或者与相关部门、车间、班组负责人相互联系。②试验工作过程中，要向设备管理部门办理组织措施：工作票制度；工作许可制度：工作监护制度；工作间断、转移和终结制度。具体内容详见《电业安全工作规程》的规定。③在试验工作中，要明确所有试验人员的安全责任，职责清楚。试验工作至少应有两人（不熟悉本工作者不得承担主要工作），试验前现场负责人应对全体试验人员详细布置试验任务、明确各自承担的工作以及现场试验工作的安全技术措施，有关安全注意事项。④由于电缆试验工作的特殊性，所以试验过程中，必须传达正确的口令，做到有呼必应。 (2)试验工作的安全技术措施：①首先应将所有与试验电缆有电联系的电源全部停电。②将已停电的电缆，用合格的验电器进行三相验电，验证电缆确已无电压。③在验明电缆三相确无电压后，在工作电缆的两端分别悬挂好短路接地线。④在工作地点及周围的有关设备上悬挂相应的标示牌、装设必要的遮栏，提醒或告诫所有工作人员，同时限制工作人员的活动范围。⑤试验负责人在试验开始前，应再次检查安全措施布置是否符合现场实际要求，试验接线是否正确无误。试验设备的选择是否符合现场试验要求等。而后通知所有试验无关人员撤离试验区域，并派专人看守试验区域内的各个通道。⑥试验工作人员在得到工作负责人明确的许可后，方可进行接通电源试验。试验中变换线或试验完毕时，试验人员必须首先切断试验电源，并对试验设备和试验电缆放电接地后，方可进行其他工作。 (3)操作试验的安全注意事项：①应选派了解试验设备、试验仪器性能、原理、结构和使用方法的人作为试验人员，要选派熟习有关试验技术标准、技术规程的试验人员作为主要工作人员。②要合理、科学地布置试验场所、保证试验人员的活动范围和与带电部分的最小安全距离符合下表的规定。③试验设备的高压引出线应尽量缩短，应与接地体、无关设备的距离留有足够的安全裕度，防止试验中对接地体和其他物件放电，防止附近工作设备产生感应电压而击伤人。④试验人员应集中精力、有条不紊地操作，当发现异常情况时，应首先停止升压，随后降压、断电、放电，分析异常原因采取措施。⑤试验结束后，试验人员应拆除自装的接地短路线，并对被试电缆进行全面检查、清理工作现场的杂物。⑥及时填制试验记录，整理试验报告，同时恢复试验中所拆或所变更的设备引线。 电缆试验方法介绍 绝缘电阻试验 在进行电缆的绝缘电阻测量时需要对电缆的外皮以及芯线之间或者外皮之间或芯线之间的绝缘电阻进行测量。测量绝缘电阻的基本原理和普通电阻的测量相似，也是在试品的两端加上一个较为稳定的直流电压，然后通过测量仪器将试品上流过的电流大小和时间的关系表示出来，从而经过换算可以得到电缆试样的绝缘电阻随时间变化的曲线，在曲线上可以得出某个特定时间的绝缘电阻值。对于容量比较大的电缆来说，通常情况下吸收比的概念更能说明问题，因此用它来代替绝缘电阻测量的结果。在工程实际测量之中，通常用兆欧表作为测量设备。 电缆主绝缘耐压试验问题，电缆容性电流很大,现场难以进行电缆的工频耐压试验
影响主绝缘绝缘电阻值的因素：首先决定于绝缘的尺寸和材料，不同型号的电缆，绝缘材料与结构差异较大。受电缆头污秽状况、大气湿度等因素的影响很大，不同的绝缘材料在相同的受潮条件下，电气击穿强度的降低也不大相同。GB50150-2006交接试验标准对电缆主绝缘的绝缘电阻值未作具体规定。Q/CSG10007-2004预防性试验规程要求大于1000M2。比较全面的判断参考值参见下表。测量数值应换算到每km值，便于比较。主绝缘绝缘电阻测量：
主绝缘绝缘电阻值参考标准：
外护套绝缘电阻测量，试验目的:检测电缆在救设后或运行中外护套是否损伤或受潮。 外护套破损的原因有:敷设过程中受拉力过大或弯曲过度;敷设或运行中由于施工和交通运输等直接外力作用;终端/中间接头受内部应力、自然拉力、电动力作用;白蚁吞噬、化学物质腐蚀等。测量方法:三芯电缆三相共用外护套，只进行一次测量;单芯电缆分别在每一相测量，非被试相及金属线芯(导体)接地。采用500V兆欧表，推荐大容量数字兆欧表(如:短路电流>3mA)GB50150-2006、Q/CSG10007-2004要求外护套绝缘电阻值不低于0.5M/km。注意问题：兆欧表“L”端引线和“E”端引线应具有可靠的绝缘。测量前后均应对电缆金属护层充分放电，时间约2-3分钟。若用手摇式兆欧表，未断开高压引线前，不得停止摇动手柄。电缆不接试验设备的另一端应派人看守，不准人靠近与接触。 泄漏电流试验 泄漏电流试验的基本原理是通过测量直流电压作用下电缆试品中流过的电流大小发现电缆中存在的绝缘缺陷问题。一般情况下，电缆绝缘的直流耐压试验和泄漏电流试验是同时开展的，在泄漏电流试验中需要在试品的高压侧安装适当的微安表。该试验和绝缘电阻试验的基本原理几乎完全相同，所不同的就是该试验中用高压整流装置供作为直流电源，试验中指示电流的装置是微安表。绝缘是否良好的指标是依据微安表显示的泄漏电流来反映的。 直流耐压试验 直流耐压试验是传统的检测直流电缆绝缘缺陷的重要方法，其基本原理是首先将直流电压施加在电缆的主绝缘上，这个直流电压要求比电缆的正常工作电压高，将这个电压保持一段时间并且电压值尽量恒定，如果被试电缆试样能在这段时间经受这样高的直流电压而不出现击穿的现象，则可以判定其符合要求，这种试验能够发现绝缘严重的缺陷，从而及时采取措施而避免事故的发生。直流耐压试验电路原理接线图，如下图：
交联聚乙烯绝缘电缆电性能优良，已成为纸绝缘电缆的替代品。按高压试验的通用原则，被试品上所施加的试验电压场强应模拟高压电器的运行状况。这对检验交联聚乙烯绝缘电缆效果不明显，而且还可能产生负作用，主要表现在以下几个方面：(1) 交联聚乙烯绝缘电缆在交、直流电压下的电场分布不同。交联聚乙烯绝缘层是采用聚乙烯经化学交联而成，属整体型绝缘结构，其介电常数为2.1~2.3，受温度变化的影响较校在交流电压下，交联聚乙烯电缆绝缘层内的电场分布是由介电常数决定的，即电场强度是按介电常数反比例分配的，这种分布比较稳定。在直流电压作用下，其绝缘层中的电场强度是按绝缘电阻系数正比例分配的，而绝缘电阻系数分布是不均匀的。这是因为交联聚乙烯电缆在交联过程中不可避免地溶入一定量的副产品，它们具有相对小的绝缘电阻系数，但在绝缘层径向分布是不均匀的，所以在直流电压下交联聚乙烯电缆绝缘层中的电场分布不同于理想的圆柱体绝缘结构，与材料的不均匀性有关。(2) 交联聚乙烯绝缘电缆在直流电压下会积累单极性电荷，释放由直流耐压试验引起的单极性空间电荷需要很长时间。电缆如果在直流残余电荷未完全释放之前投入运行，直流电压便会叠加在工频电压峰值上，电缆上的电压值将远远超过其额定电压。这会导致电缆绝缘老化加速，使用寿命缩短，严重的会发生绝缘击穿。(3) 交联聚乙烯绝缘电缆的半导体凸出处和污秽点等处容易产生空间电荷，但如果在试验时电缆终端接头发生表面闪络或电缆附件击穿，会造成电缆芯线中产生波振荡，危害其他正常的电缆和接头的绝缘。交联聚乙烯绝缘电缆一个致命弱点是绝缘内容易产生水树枝，在直流电压下，水树枝会迅速转变为电树枝，并形成放电，加速了绝缘水劣化，以致于在运行工频电压作用下形成击穿。(4) 直流耐压试验不能有效发现交流电压作用下电缆的某些缺陷。如在电缆附件内，在交流电压下，绝缘机械损伤等缺陷处最易发生击穿，在直流电压下则不会。直流耐压试验模拟高压交联电缆的运行工况，其试验效果差，并且有一定的危害性。 直流耐压试验不能有效地发现高压交联聚乙烯主绝缘电缆的缺陷，因此不宜用于测试；交流耐压试验是检验交联电缆绝缘质量的有效手段。准确有效的掌握电缆各部位的运行状况有利于提高电缆的安全运行，减少电缆在运行中的故障。 交流耐压试验 下图为交流耐压试验的原理图。该试验通过检测在交流高压下试品的绝缘性能发现其中存在的缺陷和问题。国家规定如果被试电缆能够承受工频试验电压一分钟而不发生击穿以及绝缘闪络或者其他异常问题，则可以判断该电缆绝缘良好。图中R1的作用是限制被试电缆放电时变压器的短路电流，使之低于允许值，并且高压绕组的电压梯度需低于危险值;R2的作用是限制球隙放电的电流大小;调压变压器的作用是对试验电压的幅值大小以及电压上升和下降的速度等进行调节;试验变压器的选择方面可以使用单台或者串级的试验变压器，具体依照试验具体情况而定。
主绝缘交流耐压试验典型缺陷:
介质损耗试验 介质损耗角正切试验是检测绝缘缺陷的有效方法。在试验时，通过在绝缘上施加交流电压可以检测绝缘的损耗大小，如果电缆的绝缘出现老化变质或受潮等现象时，通过检测电缆电流有功分量变大的现象可以判断绝缘损耗的增大。同时，因为损耗和有功电流以及电缆绝缘的体积均有直接关系，因此不同大小的绝缘其损耗也不同，为了排除该因素的影响，在实际中一般采用另一个指标tgδ 来衡量。tgδ 的大小可以用很多种方法来进行测量，其中传统上一般采用西林电桥法即平衡测量法来检测介质损耗角正切的大小。由于技术不断发展，出现了更为方便的测量方法，例如角差法就是其中的一种，它用直接测量的方式判断电压电流之间的夹角，从而方便的得到介质损耗角正切的大小，正因为如此，角差法在当前的介质损耗角正切的试验中得到了越来越广泛的应用。 局部放电试验 电缆绝缘在局部放电试验可以利用局部放电时产生的一系列的电、声、光、热等现象进行检测。主要的检测内容应该包括以下几个方面:首先应该根据试验现象判断是否有局部放电现象的发生即定性测量;如果有局部放电的话要能检测出放电量的多少即定量测量，这是最重要的环节;产生局部放电时的起始放电和熄灭的电压值必须能灵敏的进行检测;另外如果有局部放电的话应该找到放电的部位。局部放电有很多试验方法，可以从大体上将其分为电和非电的两大类，再进行精确分类的话可以分为超声波法、光侧发、RIV法、射频检测法、脉冲电流法、DGA法、介质损耗法、电气检测法等，其中电气检测法是当前应用的最广泛的方法，能同时检测出是否存在局部放电以及放电的强弱。 绝缘油试验 充油电缆的电缆油是其中重要的绝缘介质，因此可以通过对油样进行预防性试验以对电缆的绝缘性能有一个大致的了解。对油样进行预防性试验时其试验内容有很多，有色谱分析、tgδ 测量、含水量测试、交流击穿强度试验等等。在进行油样试验时，首先要从电缆中采集油样，而这一环是整个油样测试中相当重要的环节，直接影响了后面的测试结果。在采集油样时应该本着这样一种原则，即任何时候都不能让灰尘和水分等杂质进入油样而影响试验的结果，因此在采集时需要遵守相关规定并且十分谨慎。在采集油样时应该在电缆中距离供油点较远的那一端进行采集，如果要采集的电缆段的两端均有供油，则哪一边油压较低就应在哪一段采集，采集出来的油样需要进行干燥处理并且放置于广口瓶内。 交叉互联系统试验 有单芯电缆组成的三相输电系统中，金属护层接地方式有a两端接地、b单端接地、c交叉互联接地等3种接地方式，如下图。交叉互联性能检验交接试验推荐采用的方式，应作为特殊试验项目。使所有互联箱连接片处于正常工作位置，在每相电缆导体中通以大约100A的三相平衡试验电流。在保持试验电流不变的情况下，测量最靠近交叉互联箱处的金属套电流和对地电压。测量完后将试验电流降至零，切断电源。然后将最靠近的交叉互联箱内的连接片重新连接成模拟错误连接的情况，再次将试验电流升至100A，并再测量该交叉互联箱处的金属套电流和对地电压。测量完后将试验电量降至零，切断电源，将该交叉互联箱中的连接片复原至正确的连接位置。最后再将试验电流升至100A，测量电缆线路上所有其它交叉互联箱处的金属套电流和对地电压。
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