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不同絕緣類型電纜的試驗方法研究一
時間：2022-03-11
中試控股技術博士為您解答：現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聚乙烯電纜的試驗方法。
現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。紅外成像儀是一款便攜式的紅外測試儀器，它結構緊湊、輕巧便攜、靈活實用。理論分析和實用效果均表明，油浸紙介質電纜、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點。
a. 直流試驗設備攜帶輕便，適合現場使用。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，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生。
c. 在進行直流耐壓試驗時，可以同時測量泄漏電流。根據泄漏電流的數值及其隨時間的變化、泄漏電流和試驗電壓的關系，可以判斷電纜的絕緣狀況。
d. 對電纜進行直流耐壓試驗時，按規程規定采用負極性接線，即將導體接負極。這種接法的好處是，如果紙絕緣已經受潮，由于水帶正電，在直流電壓下，有明顯“電滲現象”，會使水分子從表層移向導體（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局部受潮的缺陷。
e. 直流耐壓試驗加壓時間可以較短，如規程規定對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系不大，如有缺陷，一般在直流電壓下幾分鐘內就可以發現，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現絕緣缺陷。
電纜在直流電壓下，流過絕緣內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、所含雜質、氣泡、水分等含量有關：絕緣完好的電纜，隨著加壓時間延長，泄漏電流減少，并趨于一個穩定數值；絕緣較差的電纜，泄漏電流很快趨向穩定值，而且穩定后的數值與初始值很接近；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發展直到絕緣擊穿。
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值不穩定，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。
現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。紅外成像儀是一款便攜式的紅外測試儀器，它結構緊湊、輕巧便攜、靈活實用。理論分析和實用效果均表明，油浸紙介質電纜、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點。
a. 直流試驗設備攜帶輕便，適合現場使用。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，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生。
c. 在進行直流耐壓試驗時，可以同時測量泄漏電流。根據泄漏電流的數值及其隨時間的變化、泄漏電流和試驗電壓的關系，可以判斷電纜的絕緣狀況。
d. 對電纜進行直流耐壓試驗時，按規程規定采用負極性接線，即將導體接負極。這種接法的好處是，如果紙絕緣已經受潮，由于水帶正電，在直流電壓下，有明顯“電滲現象”，會使水分子從表層移向導體（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局部受潮的缺陷。
e. 直流耐壓試驗加壓時間可以較短，如規程規定對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系不大，如有缺陷，一般在直流電壓下幾分鐘內就可以發現，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現絕緣缺陷。
電纜在直流電壓下，流過絕緣內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、所含雜質、氣泡、水分等含量有關：絕緣完好的電纜，隨著加壓時間延長，泄漏電流減少，并趨于一個穩定數值；絕緣較差的電纜，泄漏電流很快趨向穩定值，而且穩定后的數值與初始值很接近；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發展直到絕緣擊穿。
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值不穩定，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。規程規定，電纜泄漏試驗的合格標準是，吸收比I2/I1≤1。
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