國(guó)外項(xiàng)目400kV XLPE電纜試驗(yàn)方法和技術(shù)分析

（山東電力建設(shè)第三工程有限公司，山東青島 266100）

0 引言

隨著電力工業(yè)的發(fā)展，高壓交聯(lián)聚乙烯電纜以其優(yōu)越的電氣性能和機(jī)械物理性能得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，其在國(guó)內(nèi)、外項(xiàng)目上的高壓輸電中得到廣泛應(yīng)用。為確保高壓電纜的正常、高效運(yùn)行，XLPE電纜的試驗(yàn)技術(shù)受到國(guó)內(nèi)外業(yè)主專家的重視，為使電纜施工質(zhì)量達(dá)到IEC等相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的要求，通過對(duì)電纜進(jìn)行各項(xiàng)高、低壓試驗(yàn)，完成高壓電纜本身質(zhì)量和施工質(zhì)量的檢測(cè)。

1 試驗(yàn)項(xiàng)目

XLPE高壓電纜的高、低壓試驗(yàn)項(xiàng)目：

電纜核相；外護(hù)套核相和連續(xù)性檢查；外護(hù)套直流耐壓試驗(yàn)；SVL護(hù)層過電壓保護(hù)器特性試驗(yàn)；絕緣測(cè)量；電容測(cè)量；直阻測(cè)量；正序、負(fù)序阻抗測(cè)量；零序阻抗測(cè)量；互聯(lián)箱連接片接觸電阻測(cè)量；電纜交流耐壓試驗(yàn)；時(shí)域反射測(cè)量；局放試驗(yàn)。由于篇幅有限，時(shí)域反射測(cè)量和局放試驗(yàn)不再贅述。

2 各試驗(yàn)項(xiàng)目簡(jiǎn)介

2.1 電纜核相和外護(hù)套核相

試驗(yàn)方法：在電纜一側(cè)R相接地，其它兩相與地分開，在電纜另一側(cè)用100V搖表依次測(cè)三相對(duì)地絕緣，僅R相接地，則R相核實(shí)，Y、B兩相重復(fù)以上試驗(yàn)，外護(hù)套核相方法相同。

試驗(yàn)要求：試驗(yàn)核相兩端與相色標(biāo)示符合。

2.2 外護(hù)套直流耐壓試驗(yàn)

試驗(yàn)方法：在電纜外護(hù)套和地之間施加10kV DC試驗(yàn)電壓1min，測(cè)試泄漏電流，判斷電纜外皮在敷設(shè)過程中是否受損。如果泄漏值偏大，需檢查電纜外皮，對(duì)所有懷疑外皮受損部位進(jìn)行修復(fù)，直至泄漏電纜測(cè)試合格。

電纜兩端電纜護(hù)套的接地或SVL連接在互聯(lián)箱中打開，所有未測(cè)試的連接均已牢固接地。試驗(yàn)前、后測(cè)量外護(hù)套的絕緣電阻(5kV/1min)。10kV直流試驗(yàn)裝置的出線接到R相電纜護(hù)套，確保試驗(yàn)線夾與接地至少25mm間隙。試驗(yàn)裝置啟動(dòng)，電壓升高，大約15s后達(dá)到10kV，秒表啟動(dòng)，55s后記錄泄漏電流，60s后降低輸出到零，試驗(yàn)裝置停并自動(dòng)放電。放電完成后Y、B相重復(fù)以上試驗(yàn)。

試驗(yàn)要求：外護(hù)套能承受10kV直流1min并無明顯的放電電流。

2.3 SVL護(hù)層過電壓保護(hù)器特性試驗(yàn)

試驗(yàn)方法：SVL的V/I特性通過10kV直流高壓發(fā)生器試驗(yàn)，逐步增加直流高壓發(fā)生器的輸出電壓至輸出電流為1mA，記錄此參考電壓，降到75%參考電壓記錄此時(shí)泄漏電流，然后將電壓迅速降到零，停試驗(yàn)裝置，接地放電。試驗(yàn)前、后測(cè)SVL的絕緣電阻(1kV/1min)。

2.4 電纜絕緣和電纜電容測(cè)量

試驗(yàn)方法：電纜測(cè)試相斷開與其它設(shè)備和接地的連接，護(hù)套互聯(lián)箱恢復(fù)正常連接，非試驗(yàn)相用臨時(shí)接地線接地，5kV測(cè)試儀正（+）端接地，負(fù)端（-）端接被測(cè)電纜相導(dǎo)體。試驗(yàn)加5kV持續(xù)1min然后放電停止，記錄絕緣電阻值。然后更換另一相進(jìn)行試驗(yàn)。測(cè)試儀更換到電容測(cè)量，重復(fù)以上步驟記錄各項(xiàng)測(cè)量電容值。

試驗(yàn)要求：絕緣電阻測(cè)量值應(yīng)至少1GΩ；電容測(cè)量值應(yīng)等于或略小于廠家給定值。

2.5 直阻測(cè)量

試驗(yàn)方法：電纜非測(cè)試端三相短接（短接線至少95mm2），如果GIS側(cè)已安裝可通過GIS側(cè)接地開關(guān)構(gòu)成回路。在測(cè)試側(cè)任意兩相導(dǎo)體端通過數(shù)字低阻表測(cè)量?jī)上鄬?dǎo)體的電阻和，并記錄電阻值，然后通過聯(lián)立方程組計(jì)算出各單相導(dǎo)體電阻值。

試驗(yàn)要求：根據(jù)電纜所處的環(huán)境溫度換算到標(biāo)準(zhǔn)20℃的電阻值，計(jì)算出每公里的電阻值與廠家數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

電阻換算公式為：R20={1/[1+0.00393×(T-20)]}×R/L

R20—在20℃的電阻值；R—測(cè)量電阻值；T—環(huán)境溫度；L-電纜長(zhǎng)度。

2.6 正、負(fù)序阻抗測(cè)量

試驗(yàn)方法：電纜非測(cè)試端三相短接（短接線至少95mm2），如果GIS側(cè)已安裝可通過GIS側(cè)接地開關(guān)構(gòu)成回路。在電纜測(cè)試端兩個(gè)測(cè)試線連接到每相導(dǎo)體（電流和電壓線），多功能測(cè)試儀PMM-1與電纜導(dǎo)體端的這種4線連接消除了測(cè)量中的測(cè)試導(dǎo)線阻抗。可調(diào)試驗(yàn)變壓器在此系統(tǒng)中加入80A～100A的電流，PMM-1同時(shí)記錄保存三相電壓、電流和相角。將相阻抗除以路徑長(zhǎng)度即可獲得電纜每公里阻抗的測(cè)量值，公式為：

試驗(yàn)要求：每次測(cè)量除以相應(yīng)的相線長(zhǎng)，然后將三個(gè)結(jié)果值取平均值，得出每公里的最終結(jié)果。數(shù)據(jù)表中的值指定了最高工作溫度為90℃時(shí)的阻抗，修正公式為：修正值=測(cè)量值×（1+（0.00393X(90-測(cè)量溫度)）。

試驗(yàn)阻抗值應(yīng)與電纜廠家值進(jìn)行比較。

2.7 零序阻抗測(cè)量

試驗(yàn)方法：電纜連接同2.6，可調(diào)變壓器用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)回路，該回路由三根并聯(lián)的電力電纜導(dǎo)體以及從遠(yuǎn)端到地面的所有可用返回路徑組成的回路驅(qū)動(dòng)80A～100A的電流。電壓、電流和相角值在PMM-1顯示和記錄，為了減少相鄰?fù)婋娐吩陔娎|中感應(yīng)的雜散電壓和電流的影響，需要進(jìn)行兩組讀數(shù)。試驗(yàn)變壓器輸出引線在兩次讀數(shù)時(shí)反轉(zhuǎn)，并且將兩組讀數(shù)取平均值。零序阻抗計(jì)算公式如下：

試驗(yàn)要求：每次測(cè)量除以相應(yīng)的相線長(zhǎng)，以得出每公里的最終結(jié)果。數(shù)據(jù)修正同2.6中修正公式。

零序阻抗值應(yīng)與電纜廠家值進(jìn)行比較。

2.8 互聯(lián)箱連接片接觸電阻測(cè)量

試驗(yàn)方法：將連接片恢復(fù)到正常位置后將低阻數(shù)字歐姆表兩側(cè)的雙測(cè)量線緊密地加在測(cè)量鏈路兩側(cè)，歐姆表顯示電阻值（μΩ）。每個(gè)接線盒的所有接觸面，包括電纜接線頭均測(cè)量記錄。

試驗(yàn)要求：接觸電阻不超過10μΩ。

2.9 電纜交流耐壓試驗(yàn)

試驗(yàn)?zāi)康模簷z驗(yàn)電纜的耐壓強(qiáng)度，確保電纜和電纜連接滿足安全送電要求。

試驗(yàn)方法：高壓交流變頻諧振試驗(yàn)，通過變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置在每個(gè)電纜導(dǎo)體和絕緣屏蔽（接地）之間依次施加正弦電壓。電壓等級(jí)和持續(xù)時(shí)間260kV/h按照IEC 62067規(guī)定和與業(yè)主的協(xié)議。

所有的電纜屏蔽和互聯(lián)箱連接片在正常狀態(tài)，但是在測(cè)試過程中發(fā)生閃絡(luò)時(shí)，護(hù)層過電壓保護(hù)器會(huì)被短路。試驗(yàn)前、后需測(cè)量電纜的絕緣電阻(5kV/min)。

在試驗(yàn)電腦中輸入測(cè)試所需的詳細(xì)信息，給出測(cè)試電壓、階段和電壓持續(xù)時(shí)間，軟件將自動(dòng)搜索諧振頻率，在達(dá)到諧振頻率點(diǎn)之后，可以開始升壓到試驗(yàn)電壓并維持1h，然后將試驗(yàn)電壓迅速降到零，并斷開試驗(yàn)電源，掛接地線。如在測(cè)試期間發(fā)生電纜或附件故障，則效果將是諧振電路的Q因數(shù)將顯著降低，測(cè)試電壓將立即降低。試驗(yàn)裝置將立即停止，并調(diào)查故障的位置和原因。

試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：按IEC62067標(biāo)準(zhǔn)要求：耐壓時(shí)間為1h，電壓值為其表1中對(duì)應(yīng)電壓值或1.7Uo。

表1 安裝后的交流測(cè)試電壓

3 結(jié)語

高壓電纜施工過程中，為使電纜施工質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，通過業(yè)主驗(yàn)收及以上各項(xiàng)試驗(yàn)對(duì)電纜進(jìn)檢測(cè)，確保電纜質(zhì)量和施工質(zhì)量合格，電纜安全投用。高壓電纜交流耐壓和局放技術(shù)不僅可以對(duì)高壓電纜中的局部損傷和破壞進(jìn)行有效的檢測(cè)，還可以避免電纜帶傷運(yùn)行，提高運(yùn)行的整體效率和質(zhì)量。