城網10kV交聯電力電纜的壽命評估模型

鄭亞茹+周文華

摘要： 針對城網中的10kV交聯電力電纜線路，依據制造標準試驗項目的性能指標，進行了綜合試驗研究。建立了評估模型和試驗模型，結合各項試驗結果及理論分析對線路評價及風險管理等問題進行了分析，并提出了若干建議。

關鍵詞： 10kV交聯聚乙烯（XLPE）絕緣；電力電纜；評估模型；試驗模型；壽命管理

中圖分類號：TM247 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）34-0035-02

0 引言

城市低壓配電網作為城市供電系統的重要組成部分，在國民經濟建設和居民日常生活中扮演著至關重要的角色。而配電電纜又是配電網的一個主要部分。配電網運行階段，電纜的安全性和穩定性關系著用電負荷的增減，因此，對電網運行質量的影響非常大?，F階段，我國大部分電網所用電纜基本是國產10kV交聯聚乙烯（XLPE）絕緣電纜，這種電纜敷設環境比較復雜，分布廣且有一定規模。

本文的壽命評估模型是根據實際的電力電纜線路內外的影響帶來諸多不確定因素，結合采購成本、生產工藝技術、各項試驗結果和線路的運行情況設計多維評價指標模型，分析強化條件的試驗結果后整體評估線路等級，基于各等級線路存在的普遍性問題制定有針對性的治理策略。

1 評估模型

評估模型需要通過電纜絕緣系統的裕度試驗和多因子老化試驗，得到電纜絕緣系統的裕度信息和老化信息。結合實際運行狀況，根據相關標準和判據，給出定性或定量的系統性能和可靠性指標[1-2]。

1.1 運行模型測評

分析區域內10kV交聯電力電纜的運行狀態時，不僅要考慮其截面參數、接頭數量和護套型式，同時要兼顧敷設要求、最高載流量、附件類型、故障類型、服務年限等，最終以狀態良好、較好和一般進行測評。

1.2 各項試驗設計思路

采用城網已運行的10kV交聯電力電纜，獲得所測電纜的各項參數，據此對實際電纜系統及其絕緣性能進行綜合評估。先利用實驗檢測電纜的絕緣性能，基于絕緣檢測結果進行逐級擊穿試驗，再參考前述試驗所得性能參數對電纜進行加速老化試驗，據此評估電纜性能。

1.3 壽命管理

試驗結果是隨機的，而且不連續性。試驗中所選電纜樣本的運行狀況是否良好，是否完好無損，直接決定所得試驗結果是否準確。鑒于此，在實際運行維護工作中，必須根據線纜故障率來安排其壽命管理工作，針對線纜壽命的評估測試必須是實際可運行的壽命，需要據此編制一套科學的相對終止標準及失效判據。

2 試驗模型

2.1 絕緣系統品質試驗

絕緣系統品質試驗。針對電纜絕緣系統中的絕緣材料、電纜及附件，進行設定條件下的試驗。根據該項試驗得到電纜絕緣系統的基本信息，評價其品質現狀。

試驗模型：基于鑒定試驗要求、國家現行標準以及南方電網技術標準對于10kV交聯電力電纜的要求，取3-5種電纜樣本開展電氣性能試驗。

通過常規鑒定試驗，說明樣本電纜的各項指標基本符合標準要求，要注意的是，電纜的長度方向的電氣性能一致性較低。如雜質、界面突起、絕緣平均厚度偏小、絕緣偏心度較大等若干制造缺陷也將對電纜長期運行產生影響。

2.2 電纜絕緣系統裕度試驗[2]

電纜絕緣系統裕度試驗。首先確定系統預期壽命，按試驗強度等級的不同確定試驗型式；按實際運行條件，確定試驗電壓水平；最后對絕緣系統裕度進行考核，包括正常、緊急和故障情況下的絕緣電氣強度、載流能力等。

試驗模型：為了進行線纜電氣絕緣性能測試，掌握線纜絕緣裕度，通過對10kV交聯電力電纜按20kV及30kV電壓等級有關電氣型式試驗標準開展雷電沖擊和工頻交流電壓試驗。表1給出了標準試驗電壓。

試驗結果應通過8.7/10kV電壓等級的耐壓試驗，如通過電纜繼續進行12/20kV電壓等級的耐壓試驗，通過了說明絕緣電氣強度優良；如電纜繼續能通過18/30kV電壓等級的耐壓試驗。從電氣絕緣層面來分析，電纜系統中電纜本體可承受高標準的試驗電壓，絕緣裕度較大。

2.3 加速老化試驗

加速老化試驗。該項試驗分為連續試驗模式和循環試驗模式。按試驗歷時和循環次數的不同，可分為短期、中期和長期。該項試驗模擬試卷運行條件，在不同的強度水平下進行，可考慮電、熱、機械和環境等因子的綜合作用。

試驗模型：將1.7UO電壓施加到電纜中，進而對電纜導體在一定程度上進行通電熱循環試驗。通過對電纜導體進行一段時間的熱循環加速老化處理后，然后利用逐級擊穿試驗對所有的樣品處理。樣品特征擊穿場強通過耐壓篩選處理后具有較高的期望值，同時統計逐級擊穿試驗的結果，進一步充分說明：電纜經過耐壓篩選后，其可靠性非常高。

2.4 附加特殊試驗

通過對比分析不同的樣品，根據分析結果顯示，水樹與敷設環境的相關性比較大，因而，水樹的生長受到外護套的防水性能及完好程度的影響和制約。其試驗結果顯示，樣品的擊穿場強與水樹的密度、長度、形態等存在一定的相關性。

3 結束語

在實際評估過程中，需要注意：①在檢查電纜樣品的過程中，發現電纜外護套損傷、絕緣典型缺陷等問題，在這種話情況下，需要采取相應的措施，進而確保并延長電纜的使用時間。②對于運行的電纜來說，其絕緣系統通常情況下處于多因子老化過程中，在這一過程中，不斷暴露出各種缺陷。因此，在狀態評估中反映出的本征/非本征缺陷對線路運行造成的影響，在制定決策時，需要進行綜合考慮。③在研究敷設運行方式對電纜溫升影響的過程中，需要對電纜絕緣運行溫度與電氣絕緣強度之間的關系進行研究分析，對于溫度身高較大的部位，需要采取相應的控溫措施。④對電纜線路的敷設條件、線路負載、運行年限等外部因素產生的影響需要進行綜合評估，同時對各線路的具體情況進行甄別，并予以區別。

參考文獻：

[1]GB/T 12706.2-2008，額定電壓1kV（Um=1.2kV）到35kV（Um=40.5kV）擠包絕緣電力電纜及附件第2部分：額定電壓6kV（Um=7.2kV）到30kV（Um=36kV）電纜[S].

[2]GB/T 3048-2007，電線電纜電性能試驗方法[S].

[3]費益軍.廣東電網公司2010年電線電纜產品質量考評抽檢結果淺析[J].電線電纜，2010（12）.

[4]費益軍.南京城網10kV XLPE絕緣電力電纜現狀試驗研究[J].電線電纜，2010（6）.

[5]高超，等.大容量多饋入直流對廣東電網運行穩定性影響的研究[J].廣東電力，2013.

摘要： 針對城網中的10kV交聯電力電纜線路，依據制造標準試驗項目的性能指標，進行了綜合試驗研究。建立了評估模型和試驗模型，結合各項試驗結果及理論分析對線路評價及風險管理等問題進行了分析，并提出了若干建議。

關鍵詞： 10kV交聯聚乙烯（XLPE）絕緣；電力電纜；評估模型；試驗模型；壽命管理

中圖分類號：TM247 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）34-0035-02

0 引言

城市低壓配電網作為城市供電系統的重要組成部分，在國民經濟建設和居民日常生活中扮演著至關重要的角色。而配電電纜又是配電網的一個主要部分。配電網運行階段，電纜的安全性和穩定性關系著用電負荷的增減，因此，對電網運行質量的影響非常大?，F階段，我國大部分電網所用電纜基本是國產10kV交聯聚乙烯（XLPE）絕緣電纜，這種電纜敷設環境比較復雜，分布廣且有一定規模。

本文的壽命評估模型是根據實際的電力電纜線路內外的影響帶來諸多不確定因素，結合采購成本、生產工藝技術、各項試驗結果和線路的運行情況設計多維評價指標模型，分析強化條件的試驗結果后整體評估線路等級，基于各等級線路存在的普遍性問題制定有針對性的治理策略。

1 評估模型

評估模型需要通過電纜絕緣系統的裕度試驗和多因子老化試驗，得到電纜絕緣系統的裕度信息和老化信息。結合實際運行狀況，根據相關標準和判據，給出定性或定量的系統性能和可靠性指標[1-2]。

1.1 運行模型測評

分析區域內10kV交聯電力電纜的運行狀態時，不僅要考慮其截面參數、接頭數量和護套型式，同時要兼顧敷設要求、最高載流量、附件類型、故障類型、服務年限等，最終以狀態良好、較好和一般進行測評。

1.2 各項試驗設計思路

采用城網已運行的10kV交聯電力電纜，獲得所測電纜的各項參數，據此對實際電纜系統及其絕緣性能進行綜合評估。先利用實驗檢測電纜的絕緣性能，基于絕緣檢測結果進行逐級擊穿試驗，再參考前述試驗所得性能參數對電纜進行加速老化試驗，據此評估電纜性能。

1.3 壽命管理

試驗結果是隨機的，而且不連續性。試驗中所選電纜樣本的運行狀況是否良好，是否完好無損，直接決定所得試驗結果是否準確。鑒于此，在實際運行維護工作中，必須根據線纜故障率來安排其壽命管理工作，針對線纜壽命的評估測試必須是實際可運行的壽命，需要據此編制一套科學的相對終止標準及失效判據。

2 試驗模型

2.1 絕緣系統品質試驗

絕緣系統品質試驗。針對電纜絕緣系統中的絕緣材料、電纜及附件，進行設定條件下的試驗。根據該項試驗得到電纜絕緣系統的基本信息，評價其品質現狀。

試驗模型：基于鑒定試驗要求、國家現行標準以及南方電網技術標準對于10kV交聯電力電纜的要求，取3-5種電纜樣本開展電氣性能試驗。

通過常規鑒定試驗，說明樣本電纜的各項指標基本符合標準要求，要注意的是，電纜的長度方向的電氣性能一致性較低。如雜質、界面突起、絕緣平均厚度偏小、絕緣偏心度較大等若干制造缺陷也將對電纜長期運行產生影響。

2.2 電纜絕緣系統裕度試驗[2]

電纜絕緣系統裕度試驗。首先確定系統預期壽命，按試驗強度等級的不同確定試驗型式；按實際運行條件，確定試驗電壓水平；最后對絕緣系統裕度進行考核，包括正常、緊急和故障情況下的絕緣電氣強度、載流能力等。

試驗模型：為了進行線纜電氣絕緣性能測試，掌握線纜絕緣裕度，通過對10kV交聯電力電纜按20kV及30kV電壓等級有關電氣型式試驗標準開展雷電沖擊和工頻交流電壓試驗。表1給出了標準試驗電壓。

試驗結果應通過8.7/10kV電壓等級的耐壓試驗，如通過電纜繼續進行12/20kV電壓等級的耐壓試驗，通過了說明絕緣電氣強度優良；如電纜繼續能通過18/30kV電壓等級的耐壓試驗。從電氣絕緣層面來分析，電纜系統中電纜本體可承受高標準的試驗電壓，絕緣裕度較大。

2.3 加速老化試驗

加速老化試驗。該項試驗分為連續試驗模式和循環試驗模式。按試驗歷時和循環次數的不同，可分為短期、中期和長期。該項試驗模擬試卷運行條件，在不同的強度水平下進行，可考慮電、熱、機械和環境等因子的綜合作用。

試驗模型：將1.7UO電壓施加到電纜中，進而對電纜導體在一定程度上進行通電熱循環試驗。通過對電纜導體進行一段時間的熱循環加速老化處理后，然后利用逐級擊穿試驗對所有的樣品處理。樣品特征擊穿場強通過耐壓篩選處理后具有較高的期望值，同時統計逐級擊穿試驗的結果，進一步充分說明：電纜經過耐壓篩選后，其可靠性非常高。

2.4 附加特殊試驗

通過對比分析不同的樣品，根據分析結果顯示，水樹與敷設環境的相關性比較大，因而，水樹的生長受到外護套的防水性能及完好程度的影響和制約。其試驗結果顯示，樣品的擊穿場強與水樹的密度、長度、形態等存在一定的相關性。

3 結束語

在實際評估過程中，需要注意：①在檢查電纜樣品的過程中，發現電纜外護套損傷、絕緣典型缺陷等問題，在這種話情況下，需要采取相應的措施，進而確保并延長電纜的使用時間。②對于運行的電纜來說，其絕緣系統通常情況下處于多因子老化過程中，在這一過程中，不斷暴露出各種缺陷。因此，在狀態評估中反映出的本征/非本征缺陷對線路運行造成的影響，在制定決策時，需要進行綜合考慮。③在研究敷設運行方式對電纜溫升影響的過程中，需要對電纜絕緣運行溫度與電氣絕緣強度之間的關系進行研究分析，對于溫度身高較大的部位，需要采取相應的控溫措施。④對電纜線路的敷設條件、線路負載、運行年限等外部因素產生的影響需要進行綜合評估，同時對各線路的具體情況進行甄別，并予以區別。

參考文獻：

[1]GB/T 12706.2-2008，額定電壓1kV（Um=1.2kV）到35kV（Um=40.5kV）擠包絕緣電力電纜及附件第2部分：額定電壓6kV（Um=7.2kV）到30kV（Um=36kV）電纜[S].

[2]GB/T 3048-2007，電線電纜電性能試驗方法[S].

[3]費益軍.廣東電網公司2010年電線電纜產品質量考評抽檢結果淺析[J].電線電纜，2010（12）.

[4]費益軍.南京城網10kV XLPE絕緣電力電纜現狀試驗研究[J].電線電纜，2010（6）.

[5]高超，等.大容量多饋入直流對廣東電網運行穩定性影響的研究[J].廣東電力，2013.

摘要： 針對城網中的10kV交聯電力電纜線路，依據制造標準試驗項目的性能指標，進行了綜合試驗研究。建立了評估模型和試驗模型，結合各項試驗結果及理論分析對線路評價及風險管理等問題進行了分析，并提出了若干建議。

關鍵詞： 10kV交聯聚乙烯（XLPE）絕緣；電力電纜；評估模型；試驗模型；壽命管理

中圖分類號：TM247 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）34-0035-02

0 引言

城市低壓配電網作為城市供電系統的重要組成部分，在國民經濟建設和居民日常生活中扮演著至關重要的角色。而配電電纜又是配電網的一個主要部分。配電網運行階段，電纜的安全性和穩定性關系著用電負荷的增減，因此，對電網運行質量的影響非常大。現階段，我國大部分電網所用電纜基本是國產10kV交聯聚乙烯（XLPE）絕緣電纜，這種電纜敷設環境比較復雜，分布廣且有一定規模。

本文的壽命評估模型是根據實際的電力電纜線路內外的影響帶來諸多不確定因素，結合采購成本、生產工藝技術、各項試驗結果和線路的運行情況設計多維評價指標模型，分析強化條件的試驗結果后整體評估線路等級，基于各等級線路存在的普遍性問題制定有針對性的治理策略。

1 評估模型

評估模型需要通過電纜絕緣系統的裕度試驗和多因子老化試驗，得到電纜絕緣系統的裕度信息和老化信息。結合實際運行狀況，根據相關標準和判據，給出定性或定量的系統性能和可靠性指標[1-2]。

1.1 運行模型測評

分析區域內10kV交聯電力電纜的運行狀態時，不僅要考慮其截面參數、接頭數量和護套型式，同時要兼顧敷設要求、最高載流量、附件類型、故障類型、服務年限等，最終以狀態良好、較好和一般進行測評。

1.2 各項試驗設計思路

采用城網已運行的10kV交聯電力電纜，獲得所測電纜的各項參數，據此對實際電纜系統及其絕緣性能進行綜合評估。先利用實驗檢測電纜的絕緣性能，基于絕緣檢測結果進行逐級擊穿試驗，再參考前述試驗所得性能參數對電纜進行加速老化試驗，據此評估電纜性能。

1.3 壽命管理

試驗結果是隨機的，而且不連續性。試驗中所選電纜樣本的運行狀況是否良好，是否完好無損，直接決定所得試驗結果是否準確。鑒于此，在實際運行維護工作中，必須根據線纜故障率來安排其壽命管理工作，針對線纜壽命的評估測試必須是實際可運行的壽命，需要據此編制一套科學的相對終止標準及失效判據。

2 試驗模型

2.1 絕緣系統品質試驗

絕緣系統品質試驗。針對電纜絕緣系統中的絕緣材料、電纜及附件，進行設定條件下的試驗。根據該項試驗得到電纜絕緣系統的基本信息，評價其品質現狀。

試驗模型：基于鑒定試驗要求、國家現行標準以及南方電網技術標準對于10kV交聯電力電纜的要求，取3-5種電纜樣本開展電氣性能試驗。

通過常規鑒定試驗，說明樣本電纜的各項指標基本符合標準要求，要注意的是，電纜的長度方向的電氣性能一致性較低。如雜質、界面突起、絕緣平均厚度偏小、絕緣偏心度較大等若干制造缺陷也將對電纜長期運行產生影響。

2.2 電纜絕緣系統裕度試驗[2]

電纜絕緣系統裕度試驗。首先確定系統預期壽命，按試驗強度等級的不同確定試驗型式；按實際運行條件，確定試驗電壓水平；最后對絕緣系統裕度進行考核，包括正常、緊急和故障情況下的絕緣電氣強度、載流能力等。

試驗模型：為了進行線纜電氣絕緣性能測試，掌握線纜絕緣裕度，通過對10kV交聯電力電纜按20kV及30kV電壓等級有關電氣型式試驗標準開展雷電沖擊和工頻交流電壓試驗。表1給出了標準試驗電壓。

試驗結果應通過8.7/10kV電壓等級的耐壓試驗，如通過電纜繼續進行12/20kV電壓等級的耐壓試驗，通過了說明絕緣電氣強度優良；如電纜繼續能通過18/30kV電壓等級的耐壓試驗。從電氣絕緣層面來分析，電纜系統中電纜本體可承受高標準的試驗電壓，絕緣裕度較大。

2.3 加速老化試驗

加速老化試驗。該項試驗分為連續試驗模式和循環試驗模式。按試驗歷時和循環次數的不同，可分為短期、中期和長期。該項試驗模擬試卷運行條件，在不同的強度水平下進行，可考慮電、熱、機械和環境等因子的綜合作用。

試驗模型：將1.7UO電壓施加到電纜中，進而對電纜導體在一定程度上進行通電熱循環試驗。通過對電纜導體進行一段時間的熱循環加速老化處理后，然后利用逐級擊穿試驗對所有的樣品處理。樣品特征擊穿場強通過耐壓篩選處理后具有較高的期望值，同時統計逐級擊穿試驗的結果，進一步充分說明：電纜經過耐壓篩選后，其可靠性非常高。

2.4 附加特殊試驗

通過對比分析不同的樣品，根據分析結果顯示，水樹與敷設環境的相關性比較大，因而，水樹的生長受到外護套的防水性能及完好程度的影響和制約。其試驗結果顯示，樣品的擊穿場強與水樹的密度、長度、形態等存在一定的相關性。

3 結束語

在實際評估過程中，需要注意：①在檢查電纜樣品的過程中，發現電纜外護套損傷、絕緣典型缺陷等問題，在這種話情況下，需要采取相應的措施，進而確保并延長電纜的使用時間。②對于運行的電纜來說，其絕緣系統通常情況下處于多因子老化過程中，在這一過程中，不斷暴露出各種缺陷。因此，在狀態評估中反映出的本征/非本征缺陷對線路運行造成的影響，在制定決策時，需要進行綜合考慮。③在研究敷設運行方式對電纜溫升影響的過程中，需要對電纜絕緣運行溫度與電氣絕緣強度之間的關系進行研究分析，對于溫度身高較大的部位，需要采取相應的控溫措施。④對電纜線路的敷設條件、線路負載、運行年限等外部因素產生的影響需要進行綜合評估，同時對各線路的具體情況進行甄別，并予以區別。

參考文獻：

[1]GB/T 12706.2-2008，額定電壓1kV（Um=1.2kV）到35kV（Um=40.5kV）擠包絕緣電力電纜及附件第2部分：額定電壓6kV（Um=7.2kV）到30kV（Um=36kV）電纜[S].

[2]GB/T 3048-2007，電線電纜電性能試驗方法[S].

[3]費益軍.廣東電網公司2010年電線電纜產品質量考評抽檢結果淺析[J].電線電纜，2010（12）.

[4]費益軍.南京城網10kV XLPE絕緣電力電纜現狀試驗研究[J].電線電纜，2010（6）.

[5]高超，等.大容量多饋入直流對廣東電網運行穩定性影響的研究[J].廣東電力，2013.