电缆试验

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[8]，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。图1.2为直流耐压试验电路原理接线图随着技术的不断进步而产生了很多直流耐压成套设备，这种新型的试验设备是在直流耐压的组合式设备的基础上不断发展起来的，技术较为先进，从而能够很好的完成试验任务，满足试验要求。 但此方法不推荐使用，具体危害下文有详细说明。

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。其接线图如图1.1所示。其中E代表接地端子，L代表线路端子，G代表屏蔽端子，在绝缘电阻测量时需要将试品接在线路端子和接地端子之间，这样测量得到的绝缘电阻既包括体积电阻又包括表面电阻，通常可以将试样的表面接到屏蔽端子上面以避免表面电阻对测量结果的影响。

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。

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。图1.2表示了泄漏电流试验的基本原理，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。

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。

图1.3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。

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[11]。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。

高电压直流耐压试验对电缆寿命的影响分析

交联聚乙烯绝缘电缆电性能优良、制造工艺简单、安装方便，被广泛采用，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。

结束语 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。