高压电缆预防性试验.docx
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高压电缆预防性试验
高压电缆的特色及运转方式和预防性试验的原理
2.1高压电缆的特色及运转方式
2.1.1绝缘构造及特色
大多电缆采纳的是充油电缆，其电缆横截面如图2-1所示。
此中，中心油管直径30mm，主绝缘厚度为28.5mm，主绝缘外面有多层金属护层，如铅层、加固层、防蛀层、铠甲层等。
最外面的外被层厚度为4mm。
图2-1OKZA型525kV电缆横截面图
2.2高压电缆试验的基本方法[6]
预防性试验是在电力电缆投入运转后，依据电缆的绝缘、运转等状况按必定周期进
行的试验，其目的是为了掌握运转中的电力电缆线路绝缘状况，及时发现和清除电缆线
路在运转中发生和发展的隐形缺点，保证电缆线路安全、靠谱、不中断地输送电能。
国内外专家对电力电缆线路的预防性试验主要有：
绝缘电阻测试、直流耐压试验、
泄露电流试验、沟通耐压试验、介质消耗因数试验、局部放电测试一试验、电缆的油样试
验等。
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2.2.1绝缘电阻测试
电力电缆的绝缘电阻，是指电缆芯线对外皮或电缆某芯线对其余芯线及外皮间的绝缘电阻。
在必定直流电压作用下，电缆的绝缘电阻能够反应流过它传导电流的大小。
丈量电缆绝缘电阻的最基本的方法是在被试电缆两头施加一个恒定的直流试验电压，该电压产生一个经过电缆试品的电流，借助仪表丈量出电缆的电流—时间特征，就
能够换算出电缆的绝缘电阻—时间的变化特征或某一特准时间下的绝缘电阻值。
工程长进行电缆绝缘电阻测试所采纳的设施为兆欧表，如图一所示。
兆欧表有三个端子：
线路
端子（L），接地端子（E），被试电缆绝缘接在L和E之间，测得的绝缘电阻是表面电阻和体积电阻的并联值。
图2-2绝缘电阻丈量接线图
2.2.2直流耐压试验
直流耐压试验的基本方法是：
在电缆主绝缘上施加高于其工作电压必定倍数的直流
电压值，并保持必定的时间，要求被试电缆能蒙受这一试验电压而不击穿。
进而达到考
核电缆在工作电压下运转的靠谱性和发现绝缘内部严重缺点的目的。
电缆直流耐压试验
是一般采纳串级直流倍压整流产生施加在被试电缆所需的直流高压，如图2-3所示。
在
这类现场组合式直流试验设施基础上发展起来的直流耐压成套设施，采纳了一系列新技
术，是设施的重量和靠谱性基本知足了现场工作的需要。
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T1
Ro
C1'
C2'
Cn'
R
T2
uA
V1'
V2'
V2
Vn-1Vn
Vn'
CxkV
V
V1
C
C1
C2
Cn
图2-3直流耐压试验电路原理接线图
2.2.3泄露电流试验
泄露电流试验是丈量电缆在直流电压作用下，流过被试电缆绝缘的连续电流，进而有效的发现电缆线路的绝缘缺点。
往常，泄露电流试验一般和直流耐压试验同时进行，如图2-3所示，在被试电缆的高压侧安装微安表来指示泄露电流。
泄露电流试验的原理与用兆欧表丈量绝缘电阻完整相同，可是泄露电流试验中所用的直流电源是有高压整流装置供应，用微安表指示电流。
依据泄露电流的变化规律来判隔离缘的劣化程度。
2.2.4沟通耐压试验
沟通耐压试验是用来查验电缆绝缘在工频沟通工作电压下的性能的试验。
图2-4表
示沟通耐压试验常用的原理接线。
调压器用来调理工频试验电压的大小和起落速度；试
验变压器用能够用单台变压器亦可用串级高压试验变压器；球隙用来保护被试电缆免受
过电压，R1用来限制被试品放电时试验变压器的短路电流不超出同意值和高压绕组的电
压梯度不超出危险值，R2用来限制球隙放电时的电流不致灼伤铜球表面。
实质的试验接
线应依据被试电缆的要乞降现场设施的详细条件来确立。
国家规定在电缆绝缘上施加工
频试验电压一分钟，不发生绝缘闪络、击穿或其余异样现象，则以为电缆绝缘是合格的。
T
R1
A
R2
Lf
TO
~
TM
V
F
（Cx）
Cf
图2-4沟通耐压试验原理接线图
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2.2.5介质消耗因数tg试验
当电缆绝缘受潮，电缆油脏污或老化变质，绝缘中有气隙放电等现象时，在电压作用下，流过绝缘的电流中有功电流重量增大，即在绝缘中的消耗增大。
但消耗的大小不
仅与有功电流的大小相关，还与绝缘的体积大小相关，试验时一般丈量绝缘介质的tg。
介质消耗角正切的丈量方法好多，从原理上来分，可分为均衡丈量法和角差丈量法两类。
传统的丈量方法为均衡丈量法，即高压西林电桥法。
跟着技术的发展和检测手段的不停
完美，能够经过直接丈量电压和电流的角差来丈量tg，即角差法丈量tg，如图2-5所示。
这类方法免除了均衡法中需要调理均衡的繁琐，大大的减少了试验的工作了，使
得角差丈量法使用的愈来愈广泛。
图2-5角差法表示图
2.2.6局部放电测试一试验
电缆的绝缘中，各部位的电场强度常常是不相等的，当局部地区的电场强度达到电
介质的击穿场强时，该地区就会出现放电，但这类放电并无贯串施加电压的两导体之
间，即整个绝缘系统并无击穿，仍旧保持绝缘性能，这类现象称为局部放电。
局部放电时产生电、光、热、声等现象，利用上述现象都能够检测局部放电，局部
放电的检测内容以下：
检测能否存在局部放电；并丈量开端放电电压值和熄灭电压值；
确立放电量大小，这是主要的一个检测项目；确立放电部位，为办理供应方便。
局部放
电检测分为电的和非电的两大类。
主要有一下检测方法：
脉冲电流法、介质消耗法、DGA
法、超声波法、RIV法、光测法和射频检测法等。
当前应用得比较宽泛和成功的是电气
检测法。
特别是丈量绝缘内部气味发生局部放电时的电脉冲，它不单能够敏捷地检出是
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否存在局部放电，还能够判断放电强弱程度。
2.2.7电缆的油样试验
充油电缆线路在正常状况下运转时，经过绝缘油样试验能够大概反应整条线路的绝
缘状况。
充油电缆的油样试验一般包含沟通击穿强度试验、介质消耗角正切丈量、色谱
剖析、含水量试验等。
在电缆油试验中收集油样是十分重要的一环。
为了使油样能充足代表电缆内绝缘油
的实质质量，在收集时应特别慎重，防止因为收集方法不妥而造成水分、尘埃等杂质的
污染而得犯错误的试验结果。
取油样应在干燥晴日进行，要严防空气进入电缆。
所取的
油样应在每一油段离供油点的远端处取，如一个油段两头均有供油点时同意在油压低的
一端取，拿出的油样应盛放在经过干燥办理的有盖的磨口广口瓶内。
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高压电缆绝缘预防性试验方法
3.1高压电缆主绝缘沟通耐压试验的研究[8]
3.1.1.1电压选择
依据电缆试验电压的要求，选择拥有适合电压的试验变压器，使试验变压器的高压
侧的额定电压UN大于电缆的试验电压UC，即UNUC；其次检查试验变压器所需的低
压侧电压，能否能和现场的电源电压、调压器相般配。
保
护
控
~制
回
路
ST2
T1
R1
R2
PV1C1
VCxF
PV2
VC2
图3-1沟通耐压试验接线图
沟通耐压试验电压值既要能知足发现被试品的绝缘缺点，查核其绝缘的抗电强度，
又要尽可能防止在试验过程中对绝缘造成较大的损害，所以确立适合的试验电压值意义
重要。
一般对定型的电缆，依据预防性试验规程确立其试验电压值。
在这里取试验电压
UC1.1U0
1.1
500kV320kV，U0为电缆的相电压。
由此，变压器电压高压侧的额
3
定电压设为UN
330kV。
3.1.1.2电流选择
依据电缆所需的电流IC选择试验变压器的额定输出电流IN，使其大于电缆所需的
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电流IC，即INIC而电缆所需的电流IC可按下式进行估量：
IC2fCxUC1032507.6161320103765.7A
此中Cx为被试品电容和附带电容。
试验变压器的额定输出电流取IN770A。
3.1.1.3试验变压器容量的选择
依据被试品的高压侧充电流Is和试验变压器的额定电压UN，能够确立试验变压器
的容量，其公式为：
PUNIN330770254100kVA
应当指出，选择的试验变压器的容量应尽可能大于计算结果，因为试验线路、试验设施，自己对地存在杂散电容，使得估量的试验电流小于实质值的缘由。
采纳50Hz电压进行试验，因为电缆线路的电容较大，做工频耐压试验就需要大容量的试验变压器、调压器以及电源等工频试验设施。
由上边的计算可知，变压器的电流和额定容量都比较大，现场常常难以办到，即便有试验设施，也需动用大型汽车、吊车等，费劲费时。
3.1.2串连变频谐振（参照讲义）
3.1.3并联谐振（参照讲义）
3.1.4串、并联谐振（参照讲义）
3.1.50.1Hz超低频沟通耐压试验
工频沟通试验因为试验设施容量大而不适合现场试验要求，谐振沟通耐压试验产生
谐振的条件难以知足，借鉴高压XLPE电缆的沟通耐压试验中采纳
0.1Hz超低频作为试
验电源的方法。
0.1Hz超低频沟通耐压试验的工作频次仅为工频的
1500，理论上它的容
量能够比工频沟通试验降低
500倍：
I
2fCU
103
2
0.17.6161
320103
15.31A
P
2fCU2
103
2
0.17.6161
3202103
490.02kVA
所以0.1Hz超低频沟通耐压的试验设施的容量远比工频沟通耐压的试验设施小。
使得试
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验变压器的重量可大大降低，依照100~200N/kVA计算，变压器的重量达5~10吨，并
不可以很简单地挪动到现场进行试验。
所以这类方法主要应用于中低压电缆的试验，因为电压等级偏低，还不可以用于110kV及以上的高压电缆试验。
3.1.6沟通耐压试验对绝缘缺点的检测能力
沟通耐压试验是判定电气设施绝缘强度的最严格、最有效和最直接的试验方法，它对判断电气设施可否连续参加运转拥有决定性的意义，也是保证设施绝缘水平，防止发生绝缘事故的重要手段。
对电缆进行一系列的非破坏试验（绝缘电阻、tg试验、直流泄露试验），能发现一部分绝缘缺点，可是因为这些试验的试验电压比较低，对电缆某些局部缺点反应不灵
敏，而这些局部缺点在实质运转中可能会渐渐发展成为影响安全运转的严重隐患。
如局
部放电缺点可能会渐渐发展成为整体缺点或局部缺点，在过电压状况下使设施失掉绝缘性能而引起事故。
所以，为了更敏捷有效地查出电缆较危险的某些局部缺点和的集中性缺点，考验电缆主绝缘蒙受各样过电压的能力，就一定对电缆进行沟通耐压试验。
沟通耐压试验的电压、波形、频次和电压电缆的绝缘内的散布，一般应实质运转状况相符合才能有效地发现绝缘缺点。
即电缆上所施加的试验电压场强一定模拟电缆的运转工况。
电缆得出的经过或不经过的结论要代表电缆中的单薄点能否对此后的运转带来危害。
这就意味着试验中的故障机理应与电缆运转中的机理有相同的物理过程。
所以，沟通耐压试验对绝缘的考验比直流耐压试验更靠近实质。
沟通耐压试验是在靠近运转条件的状况下，查验设施助绝缘水平。
对设施来说，是
一种破坏性试验。
在沟通耐压试验中，因为电压不停改变方向，因此如气隙发生放电后，每个半波里都要发生局部放电，这类放电常常会促进有机绝缘资料的分解、老化变质，
降低其绝缘性能，使局部缺点渐渐扩大。
可能会对绝缘造成新的损害或许加剧绝缘原有的损害，但这些损害在加压的时间内并未击穿展现出来，因为造成的绝缘损害是不行恢复，永远性的，假如电缆连续投入使用，将会存在很大的安全隐患。
所以，在进行沟通
耐压以前，一定先对其余绝缘试验（如丈量绝缘电阻及汲取比，泄露电流试验、tg试验、绝缘油试验等）结果进行综合剖析，以判断该设施可否蒙受耐压试验的电压。
假如
发现绝缘不良、受期等，应先进行必需的办理，免得在耐压的过程中造成不该有的绝缘击穿。
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3.2电缆主绝缘直流耐压试验[2]
3.2.1试验接线及仪器设施的选择
依据规程，500kV沟通电缆的直流耐压试验电压为775kV，产生直流高电压的方
法往常是将工频高电压经整流而变换成直流高电压的方法，而利用倍压整流原理制成的
直流高压串级装置能产生出更高的直流试验电压。
如图3-7所示。
T1
Ro
C1'
C2'
Cn'
R
T2
uA
V1'
V2'
V2
Vn-1Vn
Vn'
CxkV
V
V1
C
C1
C2
Cn
图3-7直流耐压试验原理接线图
3.2.1.1沟通高压电源
这部分包含升压变压器T2、调压变压器T1和控制保护装置等。
T1：
调压变压器，输出电压0~400V，容量为20kVA。
T2：
升压变压器，采纳HRYDJ（W）系列试验变压器，输入电压380V，输出电压
300kV（详细电压的高低依据所选择的串级直流高压发生器的级数来定），变压器容量
要大于10kVA。
3.2.1.2串级直流倍压整流
以选择1000kV多级直流高压发生器，考虑到试品为大电容设施，在设施选择时主
要考虑设施的容量，对电压脉动系数能够不做特别要求，要求输出电流大于10mA。
3.2.1.3保护电阻R
直流耐压试验在加压的瞬时会产生较大的充电电流。
电流绝缘击穿的瞬时，回路内
会有很大的击穿电流流过，试验结束后放电时电缆上大批节余电会在很短时间里流入大
地。
这些电流假如不加限制就会破坏试验变压器、硅堆、微安表等，陡度很大的电流谐
波也会致使电缆绝缘的破坏，所以试验回路中一定串连限流电阻将电流限制在同意的范
围内。
一般采纳水电阻作为保护电阻。
其采纳原则是：
当试品击穿时，既能将短路电流限
制在硅堆的同意电流以内，又能使电源控制箱内的过流继电器靠谱动作，同时，电阻表
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面在全电压作用下不可以闪络，并且正常工作时水电阻上的压降不该过大（约在试验电压
的1％以下）。
水电阻的阻值依据直流试验电压而定，一般取10/V。
本试验中间水电阻阻值为R775107.75M。
3.2.1.4滤波电容C
滤波电容的作用是使试验电压的波形安稳，一般取0.1F左右。
如无适合的电容器，
可用几个电压较低的电容器串连，以提升耐压强度。
关于电缆这样电容量较大的试品，滤波电容能够省略。
3.2.2试验方法
3.2.2.1试验准备工作
试验前在试验地址四周做好防备闲人靠近的举措，如设置围栏、挂警示牌等；断开
被试电缆与其余设施的全部连续，并将各芯线充足对地放电5-10分钟；不接试验设施
的一端应派人看守，监督有无异样现象发生。
3.2.2.2确立耐压试验电压和时间
依据电缆的种类和电压等级，确立试验电压和耐压时间，并按试验电压的25％、
50％、75％和100％将其分为四个平分。
3.2.2.3试验接线
按图3-7进行试验接线。
因为电线的击穿强度与所加的电压极性相关，正极性的击
穿电压值比负极性约高10％，所以一般都采纳负极性进行直流耐压试验，将负极接电缆
芯线。
接线对应使高压输出连线尽量缩短，绝缘优秀，与地面与接地体保持足够的距离，
微安表的安装应牢靠。
接线达成后，须经第二人复查，确认接线正确、接地靠谱、调压
器处于零位、微安表已处于最大批程、各安全举措齐备后，方可开始试验。
3.2.2.4空载检查
因为试验设施自己对地有必定的泄露电流，假如此值过大，将会影响试验结果，因
此需测出试验设施空载时的泄露电流。
其方法是：
不接被试品，渐渐高升直流输出电压，
使之分别达到25％、50％、75％、100％规定试验电压值，读取各电压点上的泄露值。
而后，降压到零，断开电源，使电缆放电。
3.2.2.5正式试验
接上被试电缆芯线，其余两相电缆芯线仍旧接地。
合上电源，渐渐高升电压，并在
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以上电压点上各逗留1min，读出并记录各1min末和耐压结束时的泄露电流值及环境温
度、湿度和天气状况。
在升压时，绝缘优秀的电缆因为电缆电容充电，电流示值将激烈上涨。
而在电压停
留阶段，电流渐渐降落，趋于稳固。
跟着电压的逐段高升，泄露电流大概成比率增大。
出缺点的电缆，在试验过程中会出现以下现象：
升压时泄露电流不行比率地急剧上
升；在升压逗留阶段，泄露几乎不随时间衰减，甚至反而增大；泄露电流值不稳固；泄
漏电流值相间不均衡。
发现电缆缺点后，原则上应查明故障原由，找出故障点。
一船采纳提升试验电压或
延伸试验时间来使电缆击穿，而后找寻故障点。
3.2.2.6降压放电
每相试验结束，应将调压器降到零，并切断电源，经过绝缘放电棒，将芯线先经约
80k/kV的限流电阻频频几次对地放电直至无火花后，再直接接地放电。
在改接线时，高压出线端应一直接地，以防不测。
再次试验前，应注意排除出线端上的接地线。
3.2.2.7所有试验完成
应将电缆对地短接，充足放电5-10min才能撤去另一端的看守人员，进行恢复工作。
3.2.3成套直流高压试验仪器
3.2.3.1成套直流高压试验装置的特色
成套直流高压试验装置采纳串级式中频多倍压电路产生高压直流电，应用脉冲宽度
调制技术（PWM），电压调理的线性和稳固性获得了提升。
因为采纳了高频次开关脉冲
宽度调制，能够采纳较小的电感、电容进行滤波，使滤波回路的时间常数减小，有益于
自动调理回路的质量和输出电压波形的改良。
多倍压串连式直流高压试验装置原理框图
见图3-8。
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单相沟通
整流
脉冲调宽
IGBT
中频高压
多倍压
直流高
220V输入
滤波
功率开关
桥式逆变
变压器
整理器
压输出
脉冲调
保
电
电
护
流
压
宽控制
电
显
显
电路
路
示
示
设定直流电
高压
高压
高压过压
输出
负反
压的0.75倍
拔盘设定
调理
馈
图3-8多倍压串连式直流高压试验装置原理框图
逆变器电路采纳了IGBT大功率晶体管，中频变压器的输出功率可达到几百甚至数
千瓦。
因为IGBT大功率晶体管的开通与关断时间与一般大功率晶体管的少了一个数目
级，并且拥有自关断特征，精简了部分电子元件，电路更合理，所以消耗也更小。
应用电子技术制成的成套直流高压试验仪器，拥有体积小、重量轻、携带和使用方
便等长处。
图3-9是1000kV/10mA直流高压发生器。
图3-91000kV/10mA直流高压发生器
3.2.4成套直流高压试验装置的操作
3.2.4.1使用前准备
检查设施外观无损坏，连结线无断路和短路；将控制箱和倍压筒放在适合地点，接
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好电源线和连结电缆线，工作接地线、保护接地线和放电棒接地线均应独自接到被试电
缆线路的接地线上（即一点接地），禁止接地线互相串连；此时电源开关应在断开地点，
调压电位器应在零位，过电压保护整定为1.15~1.20倍的试验电压。
3.2.4.2空载考证过电压整定值
先将连结线被试电缆的引线悬空，接通电源开关，此时绿灯亮；按红色按钮，红灯
亮，表示高压接通；顺时针调理调压器能升至所需电压，记录电流表读数，检查试验装
置无异样后将调压器电位器回到零位，按绿色按钮，切断高压封闭电源。
3.2.4.3直流耐压和泄露试验
将试验装置的高压引线连结到与被试电缆导体，接通电源进行升压，按试验标准进
行直流耐压试验并读取泄露试验。
升压时要亲密监督电流表的充电电流不可以超出试验装
置的最大工作电流，升压速度一般控制在3~5kV/s。
加到规定试验电压后，按规定在第
一分钟和最后一分钟记录电流表读数。
丈量完成后，调压电位器逆时针回到零位，按下
绿色按钮。
需再次升压时按红色按钮。
被试电缆
倍压筒
控制箱
放
电
棒
图3-10直流耐压试验的接线图
3.2.4.4保护动作后的操作
在试验过程中发现红灯灭，绿灯亮，直流高压降落，即为相关保护动作。
此时应封闭电源开关，将调理器压电位器退回零位。
待1min此后控制箱内低压电容器充足放电后再次翻开电源，从头进行空载试验并检查保护动作的原由。
3.2.5直流耐压试验对绝缘缺点的检测能力
直流耐压试验是查验电缆耐压强度、发现纸绝缘介质受潮、机械损害等局部缺点的
有效手段。
与沟通耐压试验比较，直流耐压试验的长处是：
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3.2.5.1试验设施轻小
对长的电缆线路进行耐压试验时，不需要电源供应无功，所需试验设施容量小，
直流耐压试验设施相对沟通耐压来说比较轻巧，可能在现场进行预防性试验，假如做交
流耐压试验，需要较大容量的试验设施供应所需的电容电流。
3.2.5.2对绝缘损害较小
在沟通耐压试验中，因为电压不停改变方向，气隙放电常常会促进有机绝缘资料的
分解、老化变质，降低其绝缘性能，使局部缺点渐渐扩大。
而当直流作用电压较高以致
于在气隙中发生局部放电后，放电产生的电荷所感觉的反电场将使在气隙里的场强减
弱，进而克制了气隙内的局部放电过程，所以，直流高压对被试品绝缘的损害较小，避
免了沟通高压对电缆绝缘的永远性破坏作用。
但直流耐压试验在必定程度上还带有非破
坏性试验的性质。
3.2.5.3能够发现沟通耐压试验不易发现的一些缺点
因为在直流电压作用下，绝缘中的电压按电阻散布，绝缘完满时，电阻率较高的绝
缘油蒙受较高的试验电压，电场散布较合理，不会造成新的绝缘损害；可是当电缆绝缘
有局部缺点时，大多数试验电压将加在与缺点串连的未破坏的绝缘上，使缺点更易于暴
露。
一般说，直流耐压试验对检查绝缘中的气泡、机械损害等局部缺点比较有效。
3.2.5.4电缆直流耐压试验时，电缆导体接负极。
这时假如电缆绝缘中有水分存在，
将会因电浸透作用使水分子从表层移导游体，发展成为贯串性缺点，易于在试验电压下
击穿，因此有益于发现电缆绝缘缺点。
3.2.5.5绝缘击穿与
升级会员 