交聯電纜技術要求的新趨勢及交流耐壓試驗的狀況

摘要：介紹了IEC標準對交聯電纜產品新的技術要求、目前國內電纜交流耐壓試驗普遍采用的幾種方法，以及深圳供電分公司在電纜交流耐壓試驗方面的現狀、存在的不足之處。

　　關鍵詞：標準；交聯電纜；交流耐壓試驗

1　IEC標準對交聯電纜技術要求的新趨勢

　　IEC60502—1997標準（適用于中低壓1～30kV電纜）、IEC60840—1999標準（適用于高壓45～150 k V電纜）、IEC62067—2001標準（適用于超高壓220～550 kV電纜）已經頒布，對交聯電纜產品技術要求有所不同，要求更加嚴格。

1.1　局部放電量性能指標

　　不同電纜的局部放電試驗指標介紹如下：

　　a）中低壓電纜

　　出廠試驗，局部放電量由原來的在1.5 U0電壓下不大于20 pC改為在1.73 U0電壓下不大于10pC；型式試驗，局部放電量由原來的在1.5 U0電壓下不大于20 pC改為在1.73 U0電壓下不大于5 pC。b）高壓電纜

　　出廠試驗，局部放電量仍然是在1.5 U0電壓下不大于10 pC；型式試驗，局部放電量在1.5 U0電壓下不大于5 pC。

　　c）超高壓電纜

　　出廠試驗規定，局部放電量在1.5 U0電壓下為10 pC或在更低背景噪音的靈敏度下無可分辨的局部放電。

　　型式試驗規定，局部放電量在1.5 U0電壓下為5 pC或在更低背景噪音的靈敏度下無可分辨的局部放電。

1.2　耐壓試驗

　　不同電纜耐壓試驗指標介紹如下：

　　a）中低壓電纜

　　出廠試驗，耐壓值由原來的2.5 U0改為3.5 U0；型式試驗，耐壓值由原來的3 U0改為4 U0，耐壓時間不變，為4 h。

　　b）超高壓電纜

　　出廠試驗，工頻耐壓試驗以延長耐壓時間來提驗，除保留傳統的試驗項目外，還專門增加了一個預鑒定試驗項目———高場強熱循環試驗，目的考核電纜系統的長期安全運行性能。

1.3　安裝敷設后的試驗

　　安裝敷設后的試驗強調交流耐壓試驗。最近幾年，國內外均已達成共識，對于交聯電纜的耐壓試驗，均優先采用交流試驗方法，避免采用從油紙絕緣電纜試驗方法套用過來的直流耐壓試驗。

　　超高壓電纜的試驗，只允許采用交流試驗方法，在20～300 Hz內進行交流耐壓，在1.1 U0～1.7 U0選擇電壓。

　　高壓電纜的試驗，將原來的“直流方法，交流方法”的選擇順序，改為“交流方法，直流方法”的選擇順序，強調優先采用交流試驗方法。

　　考慮到目前的實際情況和操作的方便性，對于新安裝的中低壓交聯電纜試驗仍保留了直流耐壓試驗。

1.4　注重交聯電纜產品的整體質量水平

　　電纜本體只是電纜線路的一部分，電纜附件也是電纜線路必不可少的組成部分之一。只有電纜本體及其附件都能正常工作，輸電電纜線路才能安全運行。為此，新標準專門增加了一個預鑒定試驗項目———高場強熱循環試驗，其具體實施的方法是：在一年時間內，連續施加1.7倍額定運行電壓，同時對電纜進行至少8 h加熱和至少16 h冷卻循環，共進行至少180個循環。試驗結束后對電纜進行雷電沖擊耐壓試驗，最后再對試品進行檢查，應無潮氣侵入、無泄漏、無腐蝕。試驗全部通過后才認為預鑒定試驗合格，才能安全地投入商業運行。

2　電纜交流耐壓試驗的方法

　　電力電纜一般都有比較大的電容量，在交流試驗電壓下呈現一個電容負載，長電力電纜要求容量很大的交流試驗設備及試驗電源。為了使較小容量的試驗電源達到試驗的目的，一般采用以下幾種諧振方法進行試驗。

2.1　工頻諧振試驗變壓器加固定電抗器補償

　　大部分電容電流由補償電抗器提供，剩下一小部分電容電流與諧振試驗變壓器發生諧振，達到試驗的目的。這一方法所需要的電源容量很小，只須提供整個回路的有功容量即可。采用這一方法必須有一臺諧振變壓器，其輸出電壓能達到試驗電壓外，還必須考慮諧振變壓器的輸出電流范圍能和電抗器匹配，才能滿足隨機長度的電纜試品的需要。

2.2　調感型串聯諧振電抗器

　　利用電纜線路的電容特性，使用可調電抗器與其發生工頗串聯諧振。試驗電源容量只須滿足回路的有功損耗，對升壓變壓器容量、輸出電壓的要求比較小。只是由于可調電抗器的容量不可能做得太大（電抗器做到250 kV、額定電流2 A時，體積已經很大，一臺8 t汽車只能裝兩臺這種電抗器），還必須有一組（多個）固定的大電流電抗器與它配合，才能試到隨機長度的電纜。

2.3　調頻串聯諧振耐壓

　　選擇適當的電抗器和電纜串聯，使用頻率可調的電源，經升壓變壓器給回路升壓，調節電源頻率，使回路中發生諧振并在電纜的端部產生高電壓，達到試驗的目的。

3　目前國內的試驗水平情況

　　以前省內進行的電纜交流耐壓試驗一般都是委托廣東省電力試驗研究所完成的，其他單位基本上還沒有能力開展電纜交流耐壓試驗的項目。原廣州供電局試驗所有一臺調感電抗器可用于電纜的交流耐壓試驗（工頻），但該臺調感電抗器只能測試電壓為220 kV，截面為1 200 mm2，長為382 m的電纜。

　　廣東省電力試驗研究所進行電纜試驗采用的是串聯調頻諧振耐壓裝置，其水平在國內處于領先地位，浙江省、華東所均使用該設備。這套設備的電源使用的是進口西門子公司的調頻電源，調節方便、可靠，維修量小。調頻電源后面是一臺中間升壓變壓器，將調頻電源電壓從幾百伏升到幾千伏，再施加到電抗器與電纜組成的串聯回路，改變電源頻率，使回路進入諧振狀態，再增加調頻電源的輸出電壓，在電纜端部達到所需要的試驗電壓。

　　這套裝置除用于進行電纜試驗以外，還能將電抗器串聯疊起來，完成110～500 kV的GIS耐壓試驗。另外，配以適當電感參數的中壓（大約10kV）大電流（幾十安培）電抗器后，還可以進行110kV和220 k V變壓器的感應耐壓、局部放電測量、中性點耐壓等試驗。

4　目前深圳供電分公司的電纜試驗狀況

深圳供電分公司過去110 k V電纜大多數采用日本三菱公司生產的電纜，標稱截面積為630 mm2和800 mm2，最長約為5 km；220 kV電纜也大多數采用日本三菱公司生產的電纜，標稱截面積為1 200mm2，目前已敷設的電纜最長約2.7 km。電纜試驗的參數見表1。　

交聯電纜技術要求的新趨勢及交流耐壓試驗的狀況

　　隨著國內電纜制造水平的提高，1998年起深圳供電分公司在城網、農網建設項目中開始使用國產的交聯電纜，并從2000年開始自己承擔110 kV交聯電纜的竣工交流耐壓試驗。由于有足夠大容量的調頻電源以及4臺額定電壓為250 kV、額定電流20 A的電抗器，電氣試驗部門有能力完成220 kV乃至500 kV交聯電纜的交流耐壓試驗，可以測試最大長度約5.9 km，220 kV的電纜，不足地方在耐壓試驗的過程中還不能監視電纜的局部放電情況。

5結束語　

　　出于安全運行的考慮，對電纜產品的要求越來越嚴，電纜的制造質量也越來越得到重視。目前檢查電纜安裝質量的主要手段是交接耐壓試驗，但耐壓試驗有其特定的局限性——對制造過程中帶來的微小氣隙及安裝中存在的微小缺陷無法及時發現，這些缺陷都會在日后的運行中逐漸發展而威脅設備的安全運行。在交接試驗中引入局部放電的測量將是以后的發展方向。