[电力电缆耐压试验方法浅析]电力电缆耐压试验
摘要:本文首先简要分析了电力电缆耐压试验的方法以及应用现状，然后对直流耐压与交流耐压试验方法进行差异分析，最后结合实际应用对电力电缆耐压试验方法进行探讨研究。 关键词：电力电缆；试验方法；直流耐压；交流耐压
Abstract: This paper briefly analyzed the power cable withstand voltage test method and the application present situation, then the DC voltage and AC voltage withstand test method of variance analysis, combined with the actual application of the power cable withstand voltage test method research.
Key words: power cable; methods of test; DC voltage; AC voltage
中图分类号 :F407.61文献标识码： A 文章编号：
电力电缆耐压试验的方法分析与应用现状
1.1电力电缆耐压试验方法分析
目前，在电力电缆的使用上，油浸纸绝缘电缆、塑料绝缘电缆和交联聚乙烯电缆这三种较为常见。但由于实际输电中的特殊需要，充油油纸绝缘的电力电缆开始逐渐被交联聚乙烯绝缘的电力电缆所取代。不同类型的电力电缆在电气试验的方法采用上也是有所不同的，现行电力电缆的试验方法主要包括：直流耐压和泄漏电流试验、变频谐振试验、0.1Hz超低频耐压试验、振荡电压试验等。在对电力电缆进行耐压试验前应当结合电缆的电压等级以及类型，选择适当的试验方法。在交联聚乙烯电缆被广泛使用之前，考虑到试验设备的限制和试验量过大的原因，在很长的一段时间里，一直是在采用直流耐压的试验方法对电力电缆进行耐压试验。对油纸绝缘电力电缆的试验，一般都是采用直流耐压。
1.2耐压试验方法的应用现状
近些年，由于我国城乡网络基础设施的普及，交联聚乙烯电缆的使用也越来越多。大多这些交联电缆都是采用直流耐压试验后就将开始投入使用，也出现了许多电缆或电缆头击穿的案例。根据相关机构研究表明，交联聚乙烯结构具有存储积累单极性残余电荷的能力，当经过直流耐压试验后，如果不能有效的释放直流残余电荷，在使用后在直流残余电荷加上交流电压峰值就可能导致交联聚乙烯电缆发生击穿，因此采用直流耐压的方法对交联聚乙烯电缆进行耐压试验会对电缆本身造成损害。另外，在直流和交流电压下，电缆内部的电场分布情况完全不同。在直流电压下，电缆内部的场强分布不均匀，而在交流电压下，其电场分布比较稳定。综合考虑直流耐压试验方法的缺点，交流耐压试验方法逐渐得到人们的关注，在其研究方面得到了很大的突破，在目前电力电缆的检验中也已经得到了越来越广泛的应用[1]。
直流耐压与交流耐压试验方法差异分析
2.1直流耐压试验
直流耐压试验采用的是直流电压发生器作为试验电源，在实际应用中，由于直流耐压的电压较高，可以有效的发现绝缘某些局部缺陷。在进行直流耐压试验时，能够同时进行直流泄漏电流试验，使用微安表测量时，可以接在高压端，也可以接在低压端。直流耐压试验（接线原理如图一）具有试验设备轻便、对绝缘损害低、可绘制伏安特性曲线、电压高易发现缺陷、易发现发电机端部缺陷等特点，这也是直流耐压与交流耐压试验相比的优点所在。但是，直流耐压试验方法在应用中也有许多的缺点，在直流电压下绝缘电缆内部的电场分布不均匀，不能很好的反映绝缘电缆的真实状况。其次，考虑到空间电荷效应，交联聚乙烯电缆的在直流耐压试验中，绝缘中的实际电场强度比电缆绝缘的工作电场强度高很多倍，就算交联电缆在直流耐压试验后没有被击穿，依然会对其造成很大的损害。
图一：直流耐压或泄漏试验接线原理图
2.2交流耐压试验
交流耐压和直流耐压都是对电力电缆的耐压试验,都是判断电缆绝缘强度的方法。交流耐压试验对电力电缆绝缘能力的检验相对于交流耐压试验会更加严格,可以非常准确地发现其中的缺陷问题。交流耐压试验是检测交联电缆绝缘强度最直接最有效的方法，不仅能够确保电力电缆在实际使用中的良好稳定性，而且对其大量的投入使用有着关键的影响作用。交流耐压试验是破坏性试验，会致使绝缘中的某些缺陷问题加大化，所以在交流耐压试验前应该对被检验的电缆进行非破坏性试验，只有在试验结果合格的情况下才可以进行交流耐压试验。如果没有先进行这些试验，就有可能造成一些不必要的损害。常见的交流耐压试验装置有试验变压器、工频和变频串联谐振耐压试验，需要根据被试验电缆与设备容量大小合理选择工频或者变频。
综合分析直流耐压与交流耐压试验方法的区别，可知直流耐压试验方法的试验效果较差，并且对电缆会造成一定程度的危害，而交联聚乙烯电缆交流耐压试验对电缆的绝缘以及损害程度较小，并且易于发现绝缘中的缺陷。交流耐压更接近于运行时的电场分布，所以交流耐压比直流耐压更能反映出设备的状态，因此对交联电力电缆不适合采用直流耐压，而应该采用交流耐压试验方法。
3.电力电缆交流耐压试验方法探究
3.1超低频电压试验
目前，在许多的世界发达国家中，对于采用超低频交流电压进行中低压电缆的耐压试验已经得到普遍运用，我国在对低压电缆进行耐压试验时也采用过这种方法，但由于试验设备的原因，没有能够得到广泛应用。超低频交流耐压试验装置（装置原理如图二）的输出频率一般为0.01～0.1Hz，也是一种交流耐压试验方法。对于交联聚乙烯电缆不宜采用直流电压进行现场耐压试验，而应当采用超低频0.1Hz耐压试验。在交流电压条件下采用超低频试验可以减小试验设备的体积和重量。0.1Hz超低频耐压试验可以有效的替代工频耐压试验，而且与工频试验相比优越性要多得多，操作简单，设备轻便，非常适合现场使用。但由于超低频电压试验电压等级偏低，还不能用于110kV及以上的高压电缆试验，对6-10kv交联电缆的绝缘厚度较薄，可采用超低频0.1Hz耐压试验[2]。
图二：超低频电压试验设备原理图
3.2变频谐振试验
对交联电缆进行工频交流耐压试验（试验接线原理如图三）对试验设备的容量有很高的要求，其线路越长，试验电源容量也就越高。然而由于现场耐压试验需要尽可能的减小试验设备的容量，若采用变频谐振试验，就可以有效的减小试验设备容量。谐振耐压试验分为变频谐振试验与可调电感型谐振试验。变频谐振试验可以达到很好的耐压试验要求，而且试验设备轻，具有很好的移动性，常常应用在现场耐压试验中，在现场试验中，可以根据实际情况，合理选择串联谐振、并联谐振或串并联谐振，来满足对电压、电流的要求。而可调电感型谐振试验虽然同样能够达到很好的耐压检测，但考虑到其试验设备过重，所以一般用于试验室中，相比来说变频谐振试验方法具有更好的适用性。经过试验证明，变频谐振装置能够以较低电压、较小容量的电源设备，使电缆绝缘承受较高的试验电压，35kv及以上交联电缆应该采用变频式谐振耐压试验。
我局高压试验班于2008年购买了一台武汉磐电科技公司生产的变频谐振升压系统，型号为BPXZ－PD22－132，配6台22kV2A电抗器（每台电抗器为105H），该升压装置采用了调节电源频率的方式使得电抗器与被试电容实现谐振，从而在被试品上获得高电压大电流。交付到我们试验班后，我班先后开展了多次10～35kV橡塑电缆（95～300mm2）交流耐压试验外，还另外包括：10kV电力电容器（2400～6000Kvar）交流耐压试验、10～35 kV电力变压器交流耐压试验、110kV电力变压器中性点交流耐压试验。
图三:变频串联谐振耐压试验接线原理图
3.3振荡电压试验
在实际耐压试验中主要采用的是超低频电压试验和变频谐振试验这两种方法，而振荡电压试验（试验接线原理如图四）虽比直流耐压试验有效，但其效果却不如工频试验好，因此并没有得到广泛使用。振荡电压试验是利用直流电源给电缆充电，通过一个放电球隙给一组串联电阻和电抗放电，然后得到一个阻尼振荡电压。
图四：振荡电压试验接线原理图
结语
总而言之，随着城市电网建设步伐的加快，电力电缆作为一种重要的输电设备，在其中起着越来越重要的作用。在电力电缆的耐压试验方面，必须做到电力电缆的有效耐压检测，应该结合实际情况，根据相关试验结果合理选择试验方法。在面对如何选择直流耐压或者交流耐压试验时，也应充分考虑电力电缆的类型。直流耐压试验不能模拟高压交联电缆的运行工况，试验效果差，并且有一定的危害性，在现场竣工验收试验时，不宜再采用直流耐压的方法。交流变频谐振试验装置，不仅符合南方电网公司企业标准、IEC和国标的有关要求，又方便试验工现场搬运与操作，而且通过电抗器串并联的方式可以满足高压交联电缆现场交流耐压的要求，从而很好地检验交联电缆的敷设和附件安装质量。只有做好了电力电缆的试验，才能有效地保障电力供应，为城市电网发展提供更多的保障。
参考文献：
[1] 罗军川，交联电力电缆耐压试验方法有效性评析[J].电工技术，2011（11）.
[2] 郑栋才，浅析橡塑电力电缆耐压试验方法[J].城市建设理论研究，2012（13）.
[3] 石峰，交联聚乙烯电缆耐压试验方法[J].东北电力技术，2010（01）.
[4] 贾万义，变频谐振方法在电力电缆耐压试验中的应用[J].宁夏电力，2011（03）.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。