交联聚乙烯电缆结构及其试验方法
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由于交联聚乙烯电缆材质、结构的特点，所以尽管在正式颁布的 标准中要求在交接试验中做直流耐压，但实际上有不少人 认为对交联聚乙烯绝缘电缆不宜采用直流耐压试验， 其基本观点是： 1、直流电压试验过程中在交联聚乙烯绝缘电缆及附件 中会形成空间电荷，对绝缘有积累效应，加速绝缘老化， 缩短使用寿命。 2、直流电压下绝缘电场分布与实际运行电压不同，前者
直流耐压和泄漏电流试验
A
µA
B
C
A
B
C
U~
实际工作现场中，由 于电缆铺设长度较长，将 被测相电缆两端进行屏蔽 不易实现，所以往往采用 左图所示的接线方式，以 邻相电缆作为屏蔽线进行 测试。 这种测试方法看似解 决了屏蔽问题，实际上却 存在两个缺点： 1、每相电缆在试验 中承受两次电压，对电缆 主绝缘容易造成损伤； 2测得的泄漏电流数 值并不是被测相缆芯对外 皮及地的泄漏电流，而是 被测相对外皮及另一相缆 芯的泄漏电流数值。 因此这种测量方法并 不妥当。
*
*
U~
直流耐压试验对检查绝缘中的 气泡、机械损伤等局部缺陷比较有 效，泄漏电流对反映绝缘老化、受 潮比较灵敏。 进行泄漏电流试验时应均匀升 压，升压过程中在0.25、0.5、0.75、 1倍试验电压下各停留1min，读取 泄漏电流值，以便必要时绘制泄漏 电流和试验电压的关系曲线。 绝缘良好的电缆泄漏电流很小， 一般在几十微安以下，因而设备及 引线的杂散电流相对较大，影响显 著。此时如仍将微安表接在低压端 测量，会有很大误差。必须将微安 表接在高压端测量，并注意屏蔽后 才能获得准确的结果。 电压为35kV及以上的电缆，由 于试验电压高，通过试品表面及周 围空间的泄漏电流相当大，所以两 * 端的终端头均应屏蔽。
*
5000 V L G E
外护套绝缘电阻测试
电缆埋入地下后， 可对外护套绝缘电阻 进行测试。测量电压 通常采用500V，当绝 缘电阻低0.5MΩ /km 时，应用万用表正、 反接线进行测量，当 两次测得的阻值相差 较大时，表明外护套 已破损受潮。
*
500 V L G E
直流耐压和泄漏电流试验
µA
按电阻率分布而后者按介电常数分布，因此，直流试验合格的交
联聚乙电缆，投入运行后，在正常工作电压的作用下也会发生绝 缘事故。
*
交流耐压试验
电 抗 器
电 容 分 压 器
380V
变 频 柜
测量装置
控制台
kV
多年以来，由于人们认识水平 和试验设备的原因，橡塑电缆在现 场以直流耐压试验或0.1Hz频率耐 压试验代替交流耐压试验，经过多 年实践发现上述两种方法都存在很 多问题，无法对橡塑电缆的绝缘优 劣起到有效地检验作用。 根据IEC最新标准规定，频率 在20Hz~300Hz之间的交流耐压与 工频50Hz下的交流耐压基本可以等 效，因此110kV及以上的橡塑电缆 目前普遍采用20Hz~300Hz的变频 串联谐振试验装置进行交流耐压试 验。 220kV及以上：试验电压为 1.36倍U0；110kV/66kV：试验电 压为1.60倍U0，时间为5分钟。
*
串联谐振进行交流耐压的优点
1）应用串联谐振进行交流那压试验，省去了传统交流那压试验 中的大功率调压装置，很大程度上减少了实验设备的体积和重量 为试验的开展提供了方便。 2）谐振电源是谐振式滤波电路，能改善输出电压的波形畸变， 获得很好的正弦波形，有效的防止了谐波峰值对试品的误击穿。 3）对于传统交流那压试验，当被试品存在绝缘缺陷，试验中绝 缘弱点被击穿，此时的击穿电流较之试验电流增大几十倍，造成 故障点烧损扩大故障范围，给绝缘缺陷的分析带来很大困难。串 联谐振装置不存在这方面问题，发生击穿时，由于试品电容量的 改变，试验电路立即脱谐，回路电流瞬间变小，即找到了故障点 又避免了故障点的烧损。
*
试验步骤
1）对被试电缆充分放电，按照原理图进行试验接线，调试好设 备。试验场地四周装设围栏，悬挂“止步，高压危险！”标示牌。 2）测量被试电缆的绝缘电阻，确认绝缘电阻合格。 3）将试验引线接上被试电缆终端接头。 4）检查试验回路所有接线，检查测量仪表，准备开始试验。 5）合上试验电源，调整变频电源的频率，将试验回路调至谐振， 此时调压旋钮置于初始位置。 6）将输出电压逐渐升至试验电压，保持试验电压5min，然后快 速降压至零，断开试验电源，高压端挂接地线。 7）复测被试电缆的绝缘电阻。 8）试验过程中如发生闪络、击穿或异常情况，应立即暂停试验。 检查被试电缆及试验设备是否损坏，如有损坏须立即检修。 9）试验中无异常现象发生，复测绝缘电阻与试验前无明显变化， 则被试电缆通过交流耐压试验。
*
应用举例
以110kV交联聚乙烯电缆为例
C 额定电压 64/110kV 长度 截面积 电容量
1500m
400mm2
0.156μF/km
A
B
*
试验前参数计算
试验电压：
U=1.6U0=1.6X64=102.4(kV)
高压电抗器电感值
试验电压频率：
52.05(Hz)
*
原理接线图
试验原理接线如图所示，其中变频器用来改变工频交流电频率确 保试验电压的频率处在谐振点上，通过试验变压器将电压抬升到 试验所需电压，考虑到试验中容升效应的影响，试验变压器测量 端的电压无法准确反应试品两端电压，在试品高压端并联电容分 压器监测试品电压。
交联聚乙烯电缆结构 及其试验方法
•——ICEAGESKY
2013-03-15
主要内容
交联聚乙烯电缆结构
PVC/PE外护套 金属铠装 铜屏蔽层 外半导体层
交联聚乙烯绝缘层
内半导体层 导体
*
主绝缘电阻测试
从电缆的绝缘电阻的数值可初 步判断电缆绝缘是否受潮、老化， 并可检查由耐压试验检出的缺陷的 性质，所以，耐压试验前后均应测 量绝缘电阻。 0.6/1kV电缆试验电压采用 1000V； 0.6/1kV以上电缆试验电压采 用2500V； 6/6kV以上电缆试验电压采用 5000V 良好电缆的绝缘电阻值通常很 高，试验数据与出厂值比较应无明 显变化； 试验前后应充分对电缆放电以 避免电缆中的残余直流电荷对结果 造成影响。放电时，应先经过放电 棒前端电阻放电，再直接放电，否 则会对电缆的绝缘结构造成冲击
*
直流耐压和泄漏电流试验
PA1
µA
I1
A
B
C
PA2
µA
I2 A
B
C
Байду номын сангаас
U~
现场工作时，可 以采用左图所示的 接线方式进行试验。 这时电源端采取 屏蔽将表面和空间 的杂散泄漏电流排 除，另一端的杂散 泄漏电流I2流经微 安表PA2。于是， 试品的泄漏电流IX 可由微安表PA1的 读数I1减去I2而得
*
直流耐压试验存在的问题
直流耐压和泄漏电流试验
A
µA
B
C
A
B
C
U~
实际工作现场中，由 于电缆铺设长度较长，将 被测相电缆两端进行屏蔽 不易实现，所以往往采用 左图所示的接线方式，以 邻相电缆作为屏蔽线进行 测试。 这种测试方法看似解 决了屏蔽问题，实际上却 存在两个缺点： 1、每相电缆在试验 中承受两次电压，对电缆 主绝缘容易造成损伤； 2测得的泄漏电流数 值并不是被测相缆芯对外 皮及地的泄漏电流，而是 被测相对外皮及另一相缆 芯的泄漏电流数值。 因此这种测量方法并 不妥当。
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U~
直流耐压试验对检查绝缘中的 气泡、机械损伤等局部缺陷比较有 效，泄漏电流对反映绝缘老化、受 潮比较灵敏。 进行泄漏电流试验时应均匀升 压，升压过程中在0.25、0.5、0.75、 1倍试验电压下各停留1min，读取 泄漏电流值，以便必要时绘制泄漏 电流和试验电压的关系曲线。 绝缘良好的电缆泄漏电流很小， 一般在几十微安以下，因而设备及 引线的杂散电流相对较大，影响显 著。此时如仍将微安表接在低压端 测量，会有很大误差。必须将微安 表接在高压端测量，并注意屏蔽后 才能获得准确的结果。 电压为35kV及以上的电缆，由 于试验电压高，通过试品表面及周 围空间的泄漏电流相当大，所以两 * 端的终端头均应屏蔽。
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5000 V L G E
外护套绝缘电阻测试
电缆埋入地下后， 可对外护套绝缘电阻 进行测试。测量电压 通常采用500V，当绝 缘电阻低0.5MΩ /km 时，应用万用表正、 反接线进行测量，当 两次测得的阻值相差 较大时，表明外护套 已破损受潮。
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500 V L G E
直流耐压和泄漏电流试验
µA
按电阻率分布而后者按介电常数分布，因此，直流试验合格的交
联聚乙电缆，投入运行后，在正常工作电压的作用下也会发生绝 缘事故。
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交流耐压试验
电 抗 器
电 容 分 压 器
380V
变 频 柜
测量装置
控制台
kV
多年以来，由于人们认识水平 和试验设备的原因，橡塑电缆在现 场以直流耐压试验或0.1Hz频率耐 压试验代替交流耐压试验，经过多 年实践发现上述两种方法都存在很 多问题，无法对橡塑电缆的绝缘优 劣起到有效地检验作用。 根据IEC最新标准规定，频率 在20Hz~300Hz之间的交流耐压与 工频50Hz下的交流耐压基本可以等 效，因此110kV及以上的橡塑电缆 目前普遍采用20Hz~300Hz的变频 串联谐振试验装置进行交流耐压试 验。 220kV及以上：试验电压为 1.36倍U0；110kV/66kV：试验电 压为1.60倍U0，时间为5分钟。
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串联谐振进行交流耐压的优点
1）应用串联谐振进行交流那压试验，省去了传统交流那压试验 中的大功率调压装置，很大程度上减少了实验设备的体积和重量 为试验的开展提供了方便。 2）谐振电源是谐振式滤波电路，能改善输出电压的波形畸变， 获得很好的正弦波形，有效的防止了谐波峰值对试品的误击穿。 3）对于传统交流那压试验，当被试品存在绝缘缺陷，试验中绝 缘弱点被击穿，此时的击穿电流较之试验电流增大几十倍，造成 故障点烧损扩大故障范围，给绝缘缺陷的分析带来很大困难。串 联谐振装置不存在这方面问题，发生击穿时，由于试品电容量的 改变，试验电路立即脱谐，回路电流瞬间变小，即找到了故障点 又避免了故障点的烧损。
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试验步骤
1）对被试电缆充分放电，按照原理图进行试验接线，调试好设 备。试验场地四周装设围栏，悬挂“止步，高压危险！”标示牌。 2）测量被试电缆的绝缘电阻，确认绝缘电阻合格。 3）将试验引线接上被试电缆终端接头。 4）检查试验回路所有接线，检查测量仪表，准备开始试验。 5）合上试验电源，调整变频电源的频率，将试验回路调至谐振， 此时调压旋钮置于初始位置。 6）将输出电压逐渐升至试验电压，保持试验电压5min，然后快 速降压至零，断开试验电源，高压端挂接地线。 7）复测被试电缆的绝缘电阻。 8）试验过程中如发生闪络、击穿或异常情况，应立即暂停试验。 检查被试电缆及试验设备是否损坏，如有损坏须立即检修。 9）试验中无异常现象发生，复测绝缘电阻与试验前无明显变化， 则被试电缆通过交流耐压试验。
*
应用举例
以110kV交联聚乙烯电缆为例
C 额定电压 64/110kV 长度 截面积 电容量
1500m
400mm2
0.156μF/km
A
B
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试验前参数计算
试验电压：
U=1.6U0=1.6X64=102.4(kV)
高压电抗器电感值
试验电压频率：
52.05(Hz)
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原理接线图
试验原理接线如图所示，其中变频器用来改变工频交流电频率确 保试验电压的频率处在谐振点上，通过试验变压器将电压抬升到 试验所需电压，考虑到试验中容升效应的影响，试验变压器测量 端的电压无法准确反应试品两端电压，在试品高压端并联电容分 压器监测试品电压。
交联聚乙烯电缆结构 及其试验方法
•——ICEAGESKY
2013-03-15
主要内容
交联聚乙烯电缆结构
PVC/PE外护套 金属铠装 铜屏蔽层 外半导体层
交联聚乙烯绝缘层
内半导体层 导体
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主绝缘电阻测试
从电缆的绝缘电阻的数值可初 步判断电缆绝缘是否受潮、老化， 并可检查由耐压试验检出的缺陷的 性质，所以，耐压试验前后均应测 量绝缘电阻。 0.6/1kV电缆试验电压采用 1000V； 0.6/1kV以上电缆试验电压采 用2500V； 6/6kV以上电缆试验电压采用 5000V 良好电缆的绝缘电阻值通常很 高，试验数据与出厂值比较应无明 显变化； 试验前后应充分对电缆放电以 避免电缆中的残余直流电荷对结果 造成影响。放电时，应先经过放电 棒前端电阻放电，再直接放电，否 则会对电缆的绝缘结构造成冲击
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直流耐压和泄漏电流试验
PA1
µA
I1
A
B
C
PA2
µA
I2 A
B
C
Байду номын сангаас
U~
现场工作时，可 以采用左图所示的 接线方式进行试验。 这时电源端采取 屏蔽将表面和空间 的杂散泄漏电流排 除，另一端的杂散 泄漏电流I2流经微 安表PA2。于是， 试品的泄漏电流IX 可由微安表PA1的 读数I1减去I2而得
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直流耐压试验存在的问题