交聯電纜直流電壓及泄漏電流試驗的探討

汪 海

(無錫電纜廠有限公司，江蘇 無錫214028)

0 引言

中高壓交聯聚乙烯絕緣電力電纜(簡稱交聯電纜)是輸變電系統中的重要產品之一，它的優劣直接關系到國計民生。近年來，用戶對交聯電纜的安全程度越來越重視，進一步加強了對交聯電纜在敷設安裝、使用前的預防性試驗，尤其是交聯電纜的直流電壓試驗及泄漏電流的測試。但由于在檢測設備、試驗方法以及對標準理解上的差異，在電纜質量的符合性方面用戶往往同電纜制造廠家發生一些爭執。因此，如何理解標準，掌握試驗方法，排除試驗中的影響因素，對正確開展交聯電纜的直流電壓和泄漏電流試驗將會起到較好的作用。

1 執行標準的區別

1.1 生產中執行的標準

交聯電纜在生產過程和檢驗中執行的標準主要是國家標準，如GB/T 12706—2008。交聯電纜出廠試驗主要有工頻耐壓試驗和局部放電試驗，在國家標準中除例行試驗外，還有安裝后電氣試驗，應在電纜和與之相配的附件安裝完成后進行試驗。作為交流電壓試驗的替代，應施加4U0直流電壓，持續15 min，不擊穿。在試驗中沒有泄漏電流值的要求。

應特別指出的是，直流電壓試驗可能對被試絕緣系統造成損傷。建議在敷設安裝中，不要過高施加直流電壓和更多次的試驗，這樣會對交聯絕緣造成很大的損傷，對交聯電纜的使用壽命會有很大的影響。因此，在GB/T 12706—2008中對26/35 kV的交聯電纜，取消了主絕緣直流電壓試驗。

1.2 電氣設備交接試驗標準

交聯電纜在敷設安裝過程中一般執行GB 50150—2006標準。在標準中，橡塑絕緣電力電纜試驗允許用直流耐壓試驗及泄漏電流測量代替交流耐壓試驗。應符合下列規定:

(1)直流耐壓試驗電壓標準;橡塑絕緣電纜為Ut=4U0。

(2)試驗時，試驗電壓可分4～6階段均勻升壓，每階段停留1 min，并讀取泄漏電流值。試驗電壓升至規定值后持續15 min。其間讀取1 min和15 min時的泄漏電流。測量時應消除雜散電流影響。

(3)泄漏電流的三相不平衡系數(最大值與最小值之比)不應大于2;當6/10 kV及以上電纜的泄漏電流小于20 μA和6/10 kV以下電壓等級電纜泄漏電流小于10 μA時，其不平衡系數不作規定。

(4)電纜的泄漏電流若很不穩定，隨試驗電壓升高急劇上升或隨試驗時間延長有上升現象，電纜絕緣則可能有缺陷。應找出缺陷部位，并予以處理。

雖然在標準中對泄漏電流值只做參考而不作規定，但是在敷設安裝中泄漏電流值和不平衡系數往往是決定電纜是否投入運行的關鍵，所以正確測量泄漏電流值是非常重要的。

1.3 安裝后電氣試驗的最新理念

長期的安裝和運行實踐說明，直流耐壓對油紙絕緣電纜有效，而對交聯聚乙烯絕緣不但無效，還可能有害，這已引起人們的充分重視。為了滿足交聯電纜線路的預防及交接試驗的需要，世界各國都進行了大量的試驗研究，開發新的檢測設備。其中有20～300 Hz的變頻耐壓試驗，也有的采用0.1 Hz耐壓試驗、紅外測溫技術等。

目前最新的理念是:(1)電力電纜是在制造廠內完成的，產品質量可由型式試驗和工廠的質量保證體系來保證。在制造過程中出現的差錯由抽樣試驗進行檢驗，制造過程中的重大缺陷由例行試驗檢測，因此出廠的電纜應是合格的產品，電纜本體的質量應有保證。(2)電纜產品出廠以后的運輸和敷設安裝過程中可能會受到損傷，一般多為機械性外傷，而首先是發生在外護套上。因此在新版IEC 60840中放在首位的是對外護套層的直流耐壓試驗，用以驗證外護套完好無損，證明對主絕緣無有害損傷。

上述的最新理念，其實也反映竣工試驗的等效性是很復雜的，過高的試驗電壓可能會對主絕緣產生不利影響，甚至會縮短電纜系統的使用壽命。所以在IEC標準中，規定“作為替代，也可施加U0，時間24 h”的交流電壓，這是一種權宜之計。但是有些新技術不一定成熟，施工現場很難采用，使用較多還是直流電壓試驗及泄漏電流的測量。所以要理解標準，掌握試驗方法，排除試驗中的影響因素。

2 直流電壓試驗及泄漏電流的測量

2.1 測量的目的

交聯電纜由于其電容很大，在敷設安裝現場進行預防性試驗時，不可能采用大容量的工頻試驗變壓器，故一般采用在直流電壓下測定其絕緣強度，以替代工頻下的絕緣強度試驗。但由于直流和工頻下擊穿機理不同，在進行耐壓試驗時所加的直流試驗電壓要比工頻下的試驗電壓高。

泄漏電流是指在高電壓下通過試品的電流。泄漏電流的試驗與測量絕緣電阻本質上是相同的，所不同的是施加于試樣上的直流電壓比測量絕緣電阻時更高。這樣，一方面因為泄漏電流較大，而不需要放大器就可以直接用微安表來測定，測量結果的重復性較好;另一方面若絕緣中存在某些缺陷點或弱點，只有在較高的電場強度下才能暴露出來。因此，在較高的電壓下，測出泄漏電流的變化規律，可以從中判斷絕緣內是否存在缺陷。在電力電纜中經常將直流高壓試驗同泄漏電流測試作為預防性試驗的一個共同項目。

2.2 試驗方法

直流電壓試驗裝置如圖1所示。從圖1中看，交聯電纜應與直流高壓電源及微安表串聯，當電纜為單芯時，導體接高壓端，金屬套或屏蔽接地;電纜為多芯時，依次將一導體接高壓端，其他導體相互連接并與金屬套、屏蔽或鎧裝一起接地。

圖1 直流電壓試驗裝置

在進行直流高壓試驗的同時進行泄漏電流測量時，最好要在高壓端串聯一只微安表(圖1中I處)，這時微安表處于高電位，其測得泄漏電流基本為電纜本身的泄漏值。而一般用于測量泄漏電流高壓裝置，在電源和地之間均串聯一只微安表(圖1中II處)，并直接安裝在控制面板上。這種接法為了安全和方便使用，但高壓端(包括高壓引線、保護電阻和濾波電容器等)對地的泄漏電流也會流經微安表而造成誤差。因此，測量前必須先不接電纜，將電壓上升到測量值，這時微安表最好無讀數，如果有很小的讀數(與測量的泄漏電流比較)，可記下讀數I1，然后再接上電纜測得電流I2，則電纜的泄漏電流為I=I1－I2。如在不接電纜時，微安表的讀數很大(接近測量的泄漏電流)，則必須采取措施消除這部分泄漏電流。例如加強高壓端對地絕緣，高壓引線采用屏蔽線，并把屏蔽很好地接地等。

2.3 測量結果的評定

直流高壓試驗時，電纜在施加規定的試驗電壓和持續時間內，無任何閃絡放電，或者試驗回路電流不隨時間而增大，則可認為電纜通過耐受直流電壓試驗。如果在試驗期間內出現電流急劇增加，甚至直流高壓發生器的線路開關跳閘，或試樣不可能再次耐受所規定的試驗電壓，則可認為電纜已擊穿。

對泄漏電流有要求的電纜，則在規定的電壓下，其泄漏電流值應不大于標準所規定的值，在讀取泄漏電流時應在規定的電壓下停留一定的時間，以避免充電電流對測量結果的影響。應注意的幾點是:

(1)微安電流表指針擺動，可能是由于電源波動，整流后電流電壓的脈沖系數比較大以及測試回路及電纜有充放電過程，當擺動幅度不大又難以消除時可以讀取其平均值作為測量結果;

(2)微安表指針突然出現不規則的很大沖擊，可能是由于電纜產生間隙性放電引起的;

(3)微安表讀數時間不斷增大，說明電纜的絕緣性能下降;

(4)多芯電纜的泄漏電流應相對平衡，若有個別相的泄漏電流比其他相大許多，說明電纜的個別相已損傷。

3 影響泄漏電流正確讀數的因素

3.1 電纜終端的影響

電纜終端頭表面的潔凈對正確測量泄漏電流至關重要。試驗前，必須按要求正確制作終端頭，小心剝除絕緣線芯外的所有護層，并將絕緣線芯盡可能分開，但不能將絕緣線芯彎曲過烈，以免絕緣損傷。這樣可以避免試驗時可能造成端部放電或擊穿現象。

電纜終端表面應擦試干凈，避免表面殘留油污、灰塵、水份等導電雜質，以減少其泄漏電流并防止沿表面的閃絡放電。對于10 kV及以上的交聯電纜，應仔細剝除絕緣線芯的外屏蔽層，剝除長度0.25～0.30 m，以保證不發生沿其表面閃絡放電。

3.2 溫度和濕度的影響

溫度和濕度對絕緣電阻的影響很大。溫度升高，絕緣電阻會急劇下降。同理，泄漏電流就會大幅上升。

對于不同的絕緣材料，其絕緣電阻對溫度的靈敏性也是不同的，而交聯電纜絕緣電阻隨溫度的變化則較為平穩，但對泄漏電流值還是會有一定的影響。

4 結束語

在直流高壓試驗及泄漏電流測試中，應正確理解標準，掌握正確的試驗方法，排除溫度、濕度、雜質等其它因素，特別是電纜終端處理造成試品本身以外泄漏電流的影響，是有效開展試驗工作的關鍵。這對于正確判斷交聯電纜的品質，保證在敷設和使用中的安全起著重要作用。

［1］GB/T 12706—2008 額定電壓1 kV到35 kV擠包絕緣電力電纜及附件［S］.

［2］GB 50150—2006 電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準［S］.

［3］陸 洲.煤礦用電力電纜直流電壓及泄漏電流試驗的探討［J］.煤礦安全，2005(3):45-46.