高壓電力電纜試驗(yàn)方法與檢測技術(shù)探討

魏子舒，趙昌鵬，杜 群，劉海亮

（國網(wǎng)長春供電公司電纜運(yùn)檢中心，吉林 長春 130000）

1 高壓電力電纜試驗(yàn)方法分析

1.1 例行試驗(yàn)

1.1.1 導(dǎo)體直流電阻

電力電纜的直流電阻需要滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，影響直流電阻的因素如下：第一，導(dǎo)體材質(zhì)。若導(dǎo)致材質(zhì)不純，將會(huì)對導(dǎo)體電阻造成影響，為此，需要保障導(dǎo)通材質(zhì)純度符合要求。第二，導(dǎo)體截面。導(dǎo)體截面積將會(huì)影響到直流電阻的大小，由R＝ρL/S得，在相同長度和材質(zhì)的情況下，導(dǎo)體面積越大，導(dǎo)體直流電阻越大。而且，若電纜的外徑一定，導(dǎo)體截面積增大將會(huì)導(dǎo)致絕緣層變薄，將會(huì)對電力電纜的絕緣性造成影響[1]。導(dǎo)體直流電阻需要在20℃的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下進(jìn)行測定，以截面直徑為16mm2的電力電纜為例，銅制電纜的直流電阻為1.15Ω/m，鋁制電纜的直流電阻為1.91Ω/m。

1.1.2 交流電壓試驗(yàn)

為了保障電力電纜對交流電壓具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，需要對其進(jìn)行交流電壓試驗(yàn)，確保電纜可以正常投入使用。試驗(yàn)需要在整盤電纜上進(jìn)行，對電纜的耐壓效果進(jìn)行測試，保障電纜的出廠質(zhì)量符合高壓輸電標(biāo)準(zhǔn)。例如：在對220kV電纜進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，需要使電壓逐漸增加，檢驗(yàn)電纜絕緣層是否存在擊穿現(xiàn)象。增加到318kV后，保持不斷，時(shí)間為30min，若電纜絕緣層不發(fā)生擊穿，則說明電纜符合標(biāo)準(zhǔn)。上述試驗(yàn)需要在交流狀態(tài)下進(jìn)行，可以為電力電纜的試運(yùn)行提供重要保證，可以避免電纜發(fā)生擊穿現(xiàn)象，提高輸電的安全性。

1.1.3 局部放電試驗(yàn)

通過局部放電試驗(yàn)可以對電力電纜的絕緣性進(jìn)行檢驗(yàn)，保障電纜具有良好的絕緣性能，避免異常放電現(xiàn)象出現(xiàn)。假設(shè)電力電纜標(biāo)稱值為U0（kV），則放電檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)如下：若0.6kV≤U0≤18kV，在1.5U0≤20pC情況下符合標(biāo) 準(zhǔn)；若21kV≤U0≤26kV，在1.5U0≤10pC情況下符合標(biāo)準(zhǔn)，以此類推。局部放電試驗(yàn)需要對整盤電纜進(jìn)行檢驗(yàn)，例如：當(dāng)電力電纜標(biāo)稱值U0＝10kV時(shí)，對其進(jìn)行放電檢測，經(jīng)過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，1.5U0＝15kV≤10pC，說明電纜局部放電符合標(biāo)準(zhǔn)，可以在輸電系統(tǒng)中進(jìn)行使用。

1.2 抽樣試驗(yàn)

1.2.1 交流耐壓試驗(yàn)

對電力電纜進(jìn)行短段抽樣檢測，檢驗(yàn)電纜短距離是否符合耐壓要求，對其進(jìn)行4h高壓試驗(yàn)。4h高壓試驗(yàn)一般用于110kV以下的電纜，將交流電壓增加到臨界值，持續(xù)時(shí)間為4h，若電纜不發(fā)生擊穿，則說明電力電纜耐壓標(biāo)準(zhǔn)合格。對于110kV及以上的電纜，無須需進(jìn)行該試驗(yàn)，而是采用另一套檢測方法。假設(shè)電纜電容值為C，標(biāo)稱值為C0，若C≤0.8C0，則說明電纜交流耐壓符合標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.2 熱延伸試驗(yàn)

電力電纜在輸電過程中存在放熱現(xiàn)象，需要對電纜進(jìn)行熱延伸測試，保障電纜具有良好的機(jī)械性能，在伸長后能夠有效地恢復(fù)，避免對絕緣性能造成影響。電纜熱延伸試驗(yàn)方法如下：試驗(yàn)溫度為200℃，在烤箱環(huán)境下進(jìn)行。按照標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載（0.2PMa）掛重物，加熱10min后將電纜取出，在室溫環(huán)境下自然冷卻，達(dá)到室溫后，測量電纜的長度。若電纜長度與試驗(yàn)前相同，則說明電纜未發(fā)生伸長現(xiàn)象，在輸電過程中不會(huì)受到溫度的影響，電纜具有良好的熱延伸性能。電纜熱延伸性對絕緣層交聯(lián)度具有一定的影響，一旦交聯(lián)度降低，電纜的絕緣性能將會(huì)下降，導(dǎo)致電纜無法穩(wěn)定工作。

1.3 型式試驗(yàn)

通過型式試驗(yàn)可以對電纜設(shè)計(jì)質(zhì)量進(jìn)行確定，判斷其設(shè)計(jì)指標(biāo)是否符合要求，保障電力電纜能夠正常投入使用。型式試驗(yàn)對電纜具有一定的破壞性，屬于一次性試驗(yàn)方式，需要嚴(yán)格按照要求進(jìn)行檢驗(yàn)，并且避免重復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)，降低電纜的損耗。型式試驗(yàn)主要包含：

第一，局部放電試驗(yàn)。需要在短電纜上進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)方法與1.1.2相同，并且檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)一致。

第二，彎曲放電試驗(yàn)。將短電纜彎曲后進(jìn)行試驗(yàn)，彎曲程度由電纜線芯數(shù)決定。以三芯電纜為例，彎曲倍數(shù)計(jì)算方法如下：15（D＋d）±5%，其中D、d分別為電纜及導(dǎo)體外徑。試驗(yàn)方法及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)同上。

第三，加熱放電試驗(yàn)。電纜通電后將會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，會(huì)影響到電纜的絕緣性能，為此，需要進(jìn)行通電放電試驗(yàn)，具體方法如下：假設(shè)常溫為T0（℃），將電纜在常溫環(huán)境下進(jìn)行通電，當(dāng)電纜溫度為（T0＋10）℃時(shí)，停止通電，將其在室溫下逐漸冷卻，使導(dǎo)線溫度恢復(fù)到室溫。驗(yàn)證電纜的局部放電量是否符合標(biāo)準(zhǔn)，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)同上。

1.4 鑒定試驗(yàn)

1.4.1 振蕩電壓試驗(yàn)

進(jìn)行振蕩電壓試驗(yàn)時(shí)，需要對電纜進(jìn)行充電，使電纜處于帶電狀態(tài)，達(dá)到電壓標(biāo)準(zhǔn)值后，再對其進(jìn)行放電。若電纜存在問題，在充放電過程中將會(huì)出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象。振蕩電壓主要是由電感線圈集中放電引起的，將會(huì)導(dǎo)致電纜電壓在瞬間升高，對電纜具有較大的危害，為此，電纜需要滿足振蕩電壓的要求，對其進(jìn)行振蕩電壓試驗(yàn)非常重要，可以有效地消除電纜充放電存在的安全隱患，保障電纜能夠穩(wěn)定地工作。

1.4.2 諧振電壓試驗(yàn)

諧振電壓試驗(yàn)可以對電纜的指標(biāo)要求進(jìn)行檢測，對電纜的耐壓程度進(jìn)行測試，保障電纜能夠正常工作。在回路頻率 時(shí)，回路將會(huì)產(chǎn)生諧振，通過此時(shí)產(chǎn)生的電壓值對電纜進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，判斷電纜是否符合耐壓標(biāo)準(zhǔn)。在諧振電壓倍數(shù)方面，可以達(dá)到幾十到一百以上，將會(huì)產(chǎn)生較大的電壓值，對電纜具有較大的威脅。為了試驗(yàn)過程的安全性，需要通過串聯(lián)諧振裝置進(jìn)行電壓檢測，檢測范圍在6kV-500kV之間，檢測過程不必與電纜進(jìn)行接觸，可以有效地提高試驗(yàn)的安全性，保障試驗(yàn)過程能夠順利地進(jìn)行。

2 高壓電力電纜檢測技術(shù)分析

2.1 萬用表檢測技術(shù)

萬用表檢測方法較為簡單、適用性強(qiáng)，被廣泛使用于電纜故障檢測中，可以有效地對電纜故障進(jìn)行排查，保障電纜故障能夠迅速地恢復(fù)。以電纜斷路故障為例，需要對故障點(diǎn)進(jìn)行評(píng)估，得出可能存在的所有故障點(diǎn)，將萬用表并聯(lián)到故障點(diǎn)兩端，若電阻值為∞，則說明電纜存在斷路現(xiàn)象，需要對該段電纜進(jìn)行仔細(xì)排查，明確斷路故障的具體位置，使故障能夠被及時(shí)排查出來。通過該檢測方法，可以對電纜金屬屏蔽層、線芯等進(jìn)行獨(dú)立檢測，能夠?qū)收宵c(diǎn)進(jìn)行單獨(dú)排查。

2.2 脈沖檢測技術(shù)

脈沖檢測分為低壓脈沖檢測和二次脈沖檢測。對于低壓脈沖檢測，可以對開路故障、低阻故障等進(jìn)行檢測。檢測過程中，需要為線路提供低壓脈沖信號(hào)，通過電壓的變化對故障點(diǎn)進(jìn)行判斷。對于二次脈沖檢測，可以對閃絡(luò)、高阻等故障進(jìn)行檢測，在施加脈沖的瞬間，可以通過波形對故障位置進(jìn)行分析，準(zhǔn)確地確定故障的位置。脈沖檢測儀是實(shí)現(xiàn)脈沖檢測的重要設(shè)備，工作溫度在-15℃-50℃之間，濕度不超過95%，可以定點(diǎn)對電力電纜進(jìn)行檢測，具有較高的檢測效率。

2.3 電橋檢測技術(shù)

使用電橋檢測時(shí)，需要將電橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行接地，通過互感原理使電橋中產(chǎn)生電壓，這樣便可以對電纜的故障進(jìn)行分析。若是電橋中電壓較低甚至為0，則說明電纜存在斷路。故障點(diǎn)的位置可以通過計(jì)算分析得到，假設(shè)電纜長度為L，故障點(diǎn)距測試端距離為Lx，電橋電阻阻值為R1、R2。當(dāng)電橋平衡時(shí)，具有如下關(guān)系：

化簡可得，故障點(diǎn)的位置如下：

由此可見，電橋檢測可以在不接觸電纜、不破壞電纜的情況下進(jìn)行檢測，具有較高的安全性，可以定點(diǎn)對故障進(jìn)行判斷，確定故障點(diǎn)的具體位置，對故障進(jìn)行修復(fù)。

2.4 直閃法

直閃法主要用于擊穿故障的檢測，可以通過波形變化來確定故障的位置，對故障點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確地判斷。電纜發(fā)生擊穿故障后，電纜的電阻值將會(huì)增大，而且若是發(fā)生閃絡(luò)現(xiàn)象后，電纜將會(huì)釋放出大量的電流脈沖波，對故障點(diǎn)形成良好的反射。在使用直閃法檢測時(shí)，工作人員需要在電纜預(yù)設(shè)端口進(jìn)行測試，從端口處獲取相應(yīng)的波形信息，由波形對故障位置進(jìn)行判斷。通過直閃法可以提高擊穿故障的檢測效率，保障電力電纜具有良好的檢測精度，使故障檢測過程更加順利，為電纜的穩(wěn)定運(yùn)行提供重要保證。

3 結(jié)束語

綜上所述，需要全面地對其進(jìn)行試驗(yàn)，合理地使用檢測技術(shù)，確保電力電纜能夠處于良好的工作狀態(tài)，對電纜的故障風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效地控制，可保障電力電纜能夠穩(wěn)定運(yùn)行。另對電力電纜進(jìn)行試驗(yàn)可提高電纜選擇的合理性，降低負(fù)荷對電纜的損耗，延長電纜的使用壽命，保障輸電過程具有良好的質(zhì)量。