現(xiàn)行的電纜線路電氣試驗方法有多種，不同電壓等級、不同類型的電力電纜有不同的試驗方法。文中介紹了油浸紙絕緣電纜、塑料絕緣電纜和交聯(lián)聚乙烯電纜的試驗方法。
現(xiàn)行電纜線路的電氣試驗大致有：直流耐壓和泄漏電流試驗、工頻耐壓試驗、絕緣電阻、絕緣油試驗、局部放電試驗等。目前，電力部門對于不同電壓等級和不同類型的電力電纜線路的試驗方法和試驗內(nèi)容也不盡相同。
1、油浸紙絕緣電纜的直流耐壓試驗
直流耐壓反映電纜絕緣的泄漏和耐壓特性。理論分析和實用效果均表明，油浸紙介質(zhì)電纜、充油電纜或充氣電纜的直流、交流耐壓特性基本相同。
對油紙絕緣電力電纜的試驗，除制造廠在進行例行試驗時采用交流電壓外，安裝和運行單位對電纜線路進行交接驗收和預(yù)防性試驗或故障修復(fù)后試驗時，都采用直流耐壓，因為直流耐壓試驗具有下列優(yōu)點。
a.z常用的直流試驗設(shè)備直流高壓發(fā)生器 攜帶輕便，適合現(xiàn)場使用。對電纜作直流耐壓試驗時一般以半波整流獲得試驗電壓，并應(yīng)用多倍壓整流技術(shù)，故可用體積容量都較小的試驗設(shè)備(試驗變壓器 和整流設(shè)備)，獲得對較長電纜線路進行直流高壓試驗的電壓。
b.交流耐壓試驗有可能在絕緣空隙中產(chǎn)生游離放電，從而導(dǎo)致絕緣的性損壞，采用直流耐壓試驗則避免了這種情況發(fā)生。
c.在進行直流耐壓試驗時，可以同時測量泄漏電流。根據(jù)泄漏電流的數(shù)值及其隨時間的變化、泄漏電流和試驗電壓的關(guān)系，可以判斷電纜的絕緣狀況。
d.對電纜進行直流耐壓試驗時，按規(guī)程規(guī)定采用負(fù)極性接線，即將導(dǎo)體接負(fù)極。這種接法的好處是，如果紙絕緣已經(jīng)受潮，由于水帶正電，在直流電壓下，有明顯“電滲現(xiàn)象"，會使水分子從表層移向?qū)w(負(fù)極)，從而使泄漏電流增大，甚至形成貫穿性通道，有利于暴露紙絕緣中已經(jīng)局部受潮的缺陷。
e.直流耐壓試驗加壓時間可以較短，如規(guī)程規(guī)定對6～35kV電纜進行交接和預(yù)防性試驗時每相加壓時間為5min。這是因為直流擊穿電壓與加壓時間關(guān)系不大，如有缺陷，一般在直流電壓下幾分鐘內(nèi)就可以發(fā)現(xiàn)，無需長時間加壓。
油紙絕緣電力電纜直流試驗的電壓標(biāo)準(zhǔn)如表一所示。
表一 油紙絕緣電力電纜直流試驗的電壓標(biāo)準(zhǔn)
額定電壓(kV)交接試驗(kV/min)預(yù)防性試驗(kV/min)
636/533/5
1050/547/5
35140/5130/5
110254/15用1000V絕緣電阻測試儀測護層絕緣電阻值
220510/15
注：1.電纜故障維修和改接后試驗。6～35kV電纜同預(yù)防性試驗，110kV～220kV電纜同交接試驗。
2.110kV～220kV電纜外護套交接試驗電壓為直流10kV，加壓1min。
在進行直流耐壓試驗時測泄漏電流，實際上和用絕緣電阻測試儀 測電纜絕緣電阻的道理是相同的。但由于直流耐壓試驗時施加電壓和使用的儀表準(zhǔn)確度都高于絕緣電阻測試儀 ，而且可以在加壓過程中觀察泄漏電流的變化，所以泄漏電流試驗比測量絕緣電阻更能有效地發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷。
電纜在直流電壓下，流過絕緣內(nèi)部的電流是電容電流、吸收電流和傳導(dǎo)電流的疊加。流過絕緣的泄漏電流隨時間而變化，它同電纜絕緣的品質(zhì)、所含雜質(zhì)、氣泡、水分等含量有關(guān)：絕緣完好的電纜，隨著加壓時間延長，泄漏電流減少，并趨于一個穩(wěn)定數(shù)值;絕緣較差的電纜，泄漏電流很快趨向穩(wěn)定值，而且穩(wěn)定后的數(shù)值與初始值很接近;絕緣存在嚴(yán)重缺陷時，泄漏電流不隨時間延長而下降，反而出現(xiàn)上升趨勢，如果延長加壓時間或提高直流電壓，泄漏電流增加的趨勢可能繼續(xù)發(fā)展直到絕 緣擊穿。
為使所測得的泄漏電流反映電纜絕緣的真實狀況，應(yīng)采取措施消除外來因素對泄漏電流的影響。如果測得的泄漏電流數(shù)值不穩(wěn)定，泄漏電流隨時間延長而上升，或隨試驗電壓增加而急劇上升，必須查明原因。
一般把電纜直流耐壓試驗后和耐壓試驗前測得的泄漏電流的比值稱為吸收比。所謂耐壓試驗前的泄漏電流是指在直流耐壓試驗加到規(guī)定電壓后1min時的泄漏電流I1，耐壓試驗后的泄漏電流是指耐壓持續(xù)到4min(對于6～35kV電纜)或14min(對于110～220kV電纜)時的泄漏電流I2。規(guī)程規(guī)定，電纜泄漏試驗的合格標(biāo)準(zhǔn)是，吸收比I2/I1≤1。
2、交聯(lián)聚乙烯電纜的耐壓試驗
在我國，直流電壓目前仍然是交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜進行試驗的主要電源，在IEC標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定，額定電壓150kV以上的XLPE電纜及其附件安裝后的電氣試驗采用交流電壓試驗，即施加電力系統(tǒng)相間電壓，經(jīng)1h試驗，或施加正常運行電壓，經(jīng)24h試驗，不推薦采用直流電壓試驗。
我國使用高壓(110～220kV)XLPE電纜始于1984年。隨著城市電網(wǎng)建設(shè)和改造的發(fā)展，從1985年以后，廣州、上海、北京等大城市相繼從國外進口高壓XLPE電纜及其附件。正是從這時候開始，一些國jia對高壓XLPE電纜采用直流耐壓試驗的結(jié)果和電纜運行情況進行了研究分析，得出了一個共同的結(jié)論，即高壓XLPE電纜不宜采用直流耐壓試驗，認(rèn)為XLPE電纜在進行直流耐壓試驗時，主要存在以下幾方面的問題。
a.XLPE電纜絕緣層在直流和交流電壓下，內(nèi)部電場分布情況不同。在直流電壓下，電場按絕緣電阻系數(shù)呈正比例分配，而XLPE絕緣材料存在電阻系數(shù)不均勻性，導(dǎo)致在直流電壓下電場分布的不均勻性。交流電壓下，電場按介電系數(shù)呈反比例分配，XLPE為整體絕緣結(jié)構(gòu)，其介電系數(shù)為2.1～2.3，且一般不受溫度變化的影響。因此，在交流電壓下，XLPE絕緣內(nèi)部電場分布是比較穩(wěn)定的。這樣，往往造成在交流工作電壓下有缺陷的部位在直流試驗時不被擊穿，反過來，在直流試驗時被擊穿的部位，在交流工作電壓下卻不會產(chǎn)生問題。
b.XLPE絕緣內(nèi)部如果有了水樹枝，在交流工作電壓下，水樹枝的發(fā)展是很緩慢的，而在直流耐壓試驗時會加速水樹枝的發(fā)展，甚至轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌渲Γ粗绷髟囼灂?dǎo)致XLPE絕緣產(chǎn)生積累效應(yīng)，加速絕緣老化，縮短使用壽命。
c.直流耐壓試驗過程中，在XLPE電纜及其附件絕緣內(nèi)會形成空間電荷，空間電荷的不斷形成可導(dǎo)致電纜在交流工作電壓下?lián)舸蛟诟郊缑嬉蚍e累電荷而沿界面滑閃。
綜上所述，直流試驗電壓不能有效發(fā)現(xiàn)XLPE電纜的絕緣缺陷，而且，直流試驗電壓可能造成XLPE電纜絕緣的損傷，以至在試驗后重新投入運行時，在交流工作電壓下提前發(fā)生絕緣擊穿事故。因此，對于XLPE電纜有必要采用除直流試驗之外的其它試驗方法。
2.1 超低頻電壓試驗
超低頻交流耐壓試驗裝置的輸出頻率一般為0.01～0.1HZ，輸出波形為正弦波或余弦波，故超低頻試驗也是一種交流耐壓試驗。采用超低頻試驗的目的是為了滿足在交流電壓條件下，盡可能減小試驗設(shè)備的體積和重量。
直流試驗不能有效檢驗出XLPE電纜線路的缺陷，注入的空間電荷又會影響其絕緣性能，而采用交流電壓試驗，需要高電壓大容量的試驗設(shè)備，因此，可以選用超低頻電壓試驗。從50HZ改到0.1 HZ，理論上可以把試驗設(shè)備容量降低到1/500。這樣，0.1HZ的試驗設(shè)備就可以與直流試驗設(shè)備一樣做到容量小、自重輕，適合現(xiàn)場使用。
對于XLPE電力電纜，不宜采用直流電壓進行現(xiàn)場耐壓試驗，而應(yīng)采用0.1HZ超低頻電壓試驗。0.1HZ超低頻電壓試驗的項目主要包括耐壓試驗和介損測量。目前國際上開發(fā)的0.1HZ試驗設(shè)備，電壓均低于100kV，只適用于中壓(6～35kV)XLPE電纜線路。一般推薦的試驗標(biāo)準(zhǔn)是3U0/1h。
2.2 交流變頻串聯(lián)諧振試驗
工頻耐壓試驗zui能反映電纜絕緣的實際情況，這是因為：電纜是在工頻下運行的，其試驗電壓和頻率在工頻下zui為合理，可模擬運行情況;從理論上講，工頻耐壓試驗不但能反映電纜的泄漏特性，而且能反映電纜的耐壓特性，還能反映電纜局部電介質(zhì)損耗引起的局部耐壓特性。
對XLPE電纜進行工頻交流耐壓試驗，zui大的困難是要有很大容量的試驗設(shè)備。電壓越高，線路越長，試驗設(shè)備容量越大。為了適應(yīng)在現(xiàn)場進行XLPE電纜交流耐壓試驗的需要，關(guān)鍵在于要盡量減小試驗設(shè)備的容量。應(yīng)用串聯(lián)諧振技術(shù)，是減小試驗設(shè)備容量的一項有效措施。試驗證明，變頻串聯(lián)諧振裝置能夠以較低電壓、較小容量的電源設(shè)備，使電纜絕緣承受較高的試驗電壓。
目前，從國外引進的變頻串聯(lián)諧振試驗成套設(shè)備，包括一臺固定電感為10～100H的電抗器，它裝在一輛20t的平板車上，另外用一輛集裝箱貨車，安裝調(diào)頻器、變壓器和計算機控制系統(tǒng)等設(shè)備。成套裝置變頻范圍為30～300HZ，輸出電壓可達(dá)250kV，電流75A，能適用于220kV XLPE電纜的交流耐壓試驗。
3、塑料電纜的局放試驗
橡塑電纜的絕緣中存在氣隙、潮水等，在額定直流電壓下，一般只存在極短的局部放電過程或不發(fā)生局部放電。在額定交流電壓下，可能產(chǎn)生局部放電，也可能不產(chǎn)局部放電。若發(fā)生局部放電，其放電過程比較短，在一定的時間內(nèi)其局部放電過程不至于使電纜的絕緣擊穿，但其危害性很大。故只對電纜的特定部位進行局部放電測量，如電纜的懷疑部位、中間接頭、終端頭等。
4、結(jié)論
a.對于橡塑電纜，直流耐壓試驗只能發(fā)現(xiàn)電纜絕緣已明顯劣化或擊穿的情況，因?qū)﹄娎|有“破壞"作用，故僅在迫不得已時使用，且僅作參考。
b.超低頻高壓發(fā)生器 由操作控制和高壓電源組成，現(xiàn)場操作輕巧方便，對電纜沒有“破壞"作用，可作為橡塑電纜的一種試驗方法，目前技術(shù)限制使其主要用于小于等于35kV的電纜試驗。
c.變頻諧振試驗裝置由變頻電源、激勵變壓器、諧振電抗器、分壓器組成，小于等于35kV的電纜采用本方法現(xiàn)場操作較麻煩，大于等于66kV的電纜可將本方法作為一種現(xiàn)場試驗方法。
d.對大于等于110kV的電纜，振蕩電壓法體積小，現(xiàn)場操作方便，但能否有超低頻和變頻諧振試驗的效果，尚待驗證。
e.局部放電試驗只能檢測電纜的特殊部位(中間接頭、終端頭等)，對大于等于110kV的電纜，現(xiàn)場進行此試驗很有必要。
f.介損測量法，因其本身局限性，在現(xiàn)場使用幾乎無意義。
