第六章 交电缆的性能测试

第六章交联电缆的性能测试

由于电力电缆用于传输大功率电能，一般在高电压大电流的条件下工作，所以对其电性能的要求较高。因此，对电力电缆的性能测试是十分重要的。

电力电缆的性能测试项目除了必须进行一般的结构性能和护套机械性能项目以保证产品符合结构设计的要求外，更多地是进行电缆电性能和热性能测试。

电性能测试中包括导线电阻、绝缘电阻、局部放电、介质损耗角正切（tgδ值）、电容等导体或绝缘品质的基本参数测试；在各种可能施加的强电场下绝缘的承受能力，如交流电压、直流电压、冲击电压等。电缆的工作电压愈高，对其电性能要求也愈严格，某些对低压电缆并不十分重要的性能（如tgδ），随着电压等级的升高，就愈来愈显得重要。

为了综合考验高电场与大电流对产品的影响，判断产品的使用寿命，研究产品绝缘结构老化的机理，就必须进行加速老化试验和模拟运行试验。

对电力电缆进行测试的设备，一般来说均是比较大型的，如高电压试验设备；大容量的加热设备等。而局部放电、绝缘电阻、tgδ值等项目的测试则要求设备极为精密，灵敏度要求高等。

交联电缆检查分为原材料、半制品与成品检查。

原材料检查是对进厂的所有原材料进行抽样检查、验收。检查合格方可放行。对于不合格原材料进行降级或退货处理。

半成品检查就是对每一工序进行结构、外观检查。例如绞线工序，对绞线外径、节距、截面、紧压系数等检查。测量截面一般采用称重法。绝缘工序测量其绝缘平均厚度，以及最薄点厚度，绝缘偏芯和外观检查。

成品试验根据IEC60502、GB/T12706标准将试验分成例行试验、抽样试验和型式试验三大类。

1、例行试验：就是指出厂试验，主要考核电缆在工艺，制造上可靠性，避免材料和工艺上的重大缺陷。每盘电缆在出厂前必须通过例行试验，以表明电缆完好。例行试验的项目通常包括导体直流电阻、局部放电、电压试验三个项目。

2、抽样试验：在交货电缆上进行抽样试验，以便验证成品电缆是否符合设计规范要求。抽样试验的频度对于导体和厚度等结构尺寸的检查，数量不超过10%，对于其他项目，交货批中多芯电缆总长度超过2km，单芯电缆总长度超过4km，可根据表6——1确定抽取的试样数，更长的电缆可按表列类推。

电缆的4小时工频耐压试验及绝缘热延伸试验等项目。抽样试验中发现不合格时，允许进行加倍取样复试，如仍发现不合格现象，则认为该批产品不合格，这时可以进行100%检验。

3、型式试验：制造厂在大批量生产以前，通过取样，对电缆全部性能进行测试，考核其是否能达到和超过要求。型式试验的项目有局部放电、介质损耗角正切、冲击电压、4h工频耐压及所有非电性能试验项目等均应进行。当性能通过试验合格以后，只要电缆材料或结构上没有变化，这些试验就不需要重复进行。为了检验工艺或材料的稳定性，每年也可以进行一次型式试验。

第一节非电性能

非电性能是指结构尺寸和物理性能，结构又分为绝缘和护套两部分。

一、电缆结构试验

电缆结构试验，是把电缆样品从外层开始一层一层地剥开，检查每一层的质量情况及测量其厚度。通过结构试验检查可以揭露电缆的制造质量，发现生产中的可见缺陷，避免造成故障。

试样一般是从整盘电缆的末端割取样品。试样应该是完整的，没有任何外伤，然后按自外而内的顺序逐层进行检查，并将结果记录下来。结构尺寸应符合标准规定。其中绝缘厚度测量方法：首先找出最薄点，并沿电缆圆周分六等份，然后分别测量出六个点的厚度，求出其平均值，平均值不能小于规定的标称值。

二、机械物理试验

1、试验设备：

要具备烘箱、拉力机、测厚仪等试验设备。

2、试验方法：首先从电缆上取样并制备管状或哑铃试样，按规定标好标志线，然后在拉力机上以恒定速度进行拉力试验，并记下断裂伸长率和拉断力数据。机械物理老化试验则需要将试片放入135℃烘箱，通过7天热老化以后，从烘箱中取出，在23℃左右下至少保持3小时，再进行拉力试验。

3、试验结果及计算

抗张强度按下式计算：

σ=

S

P(Mpa)

式中：P——试样拉伸至断裂时最大的负荷，N；

S——试片截面，mm2。

断裂伸长率按下式计算：

ε=

00

1 L L

L-×100%

式中：L0——拉力试验前试片上标志线间距离，mm；

L1——断裂时试片标志线间距离，mm。

老化前后抗张强度变化率和断裂伸长率的变化率以（%）表示。按下式计算：

T s=

00

1σσ

σ-×100%

E B=

00

1εε

ε-×100%

式中：T s——抗张强度变化率，%；

E B——断裂伸长率变化率，%；

σ0——老化前抗张强度，Mpa；

σ1——老化后抗张强度，Mpa；

ε0——老化前断裂伸长率，%；

ε1——老化后断裂伸长率，%。

三、热延伸试验

1、热延伸试验设备：烘箱、热延伸试验架和夹头等。

2、试样制备：首先从电缆上取样并制备管状或哑铃试样，按规定标好标志线，其厚度应不小于0.8mm，不大于2.0mm。

3、试验步骤：在试片下端挂上有关产品标准中规定的负重20N/Cm2。将装好的试片放入烘箱。达到试验温度200℃，15分钟后，测量标志线间的距离，伸长率不得大于175%。测量后立即除去试片下端负重。试片在200℃左右温度下保持5分钟，然后从烘箱中取出试片漫漫冷却至室温，再测量标志线间的距离。标志线间的距离增值的平均值与放入老化箱前标志线间距离的比值为永久变形，其数值应不大于15%。

第二节电气性能试验

一、导体直流电阻的测试

1、测试目的

导体直流电阻是产品的一项基本性能指标，是一个重要的出厂试验项目。在出厂时需要每盘进行测试。

测试目的是检查产品导电线芯的电阻是否超过标准的规定值，否则会影响产品在运行中的允许载流量。同时对整根产品测定其导线电阻还可以发现生产工艺中某些缺陷：如导线断裂或其中部分单线断裂；导体截面是否符合标准；产品长度不正确等。

导线电阻一般均测量直流状态下的电阻，在交流状态下的阻大多采用换算的方法。

2、测试方法

按照国家标准GB/T3048《导体直流电阻测量方法》。

导体直流电阻一般采用双臂电桥，双臂电桥测量原理图如图6—1