电力电缆的试验方法及故障分析

【摘要】本文详细分析了电力电缆试验的意义，电力电缆发生故障的原因、电缆绝缘电阻的测量、兆欧表的选择及使用方法、直流耐压试验方法的区别、电缆故障电查询方法和电缆试验合格与否的判断等。

【关键词】电力电缆；电缆绝缘电阻测量；直流耐压试验

前言

电力电缆在油田地面基础设备中被广泛使用，它的绝缘状况直接影响电力系统供、配电的安全运行，因此应当按照《规程》要求对其进行电气试验，以便在施工前及时发现缺陷[1]。另外，当发现电缆故障时，要及时准确的查出故障原因及故障部位，及时予以消除，保证其安全工作，确保电力系统安全、平稳运行。

1、电力电缆发生故障的原因分析

电缆线路的薄弱环节是终端头和中间头。这往往是由于设计不良或制作工艺、材料不当而带来的缺陷[2]。有的缺陷可以在施工过程和验收中检验出来，更多的是在运行中逐渐发展、直至击穿或爆炸。另外，电缆本身也会因为机械损伤、制造缺陷等引发故障。加之多数电缆埋设在地下，这给查找故障点和故障处理带来很大困难。

2、绝缘电阻的测量

绝缘电阻的测量是检查电缆绝缘最简单的方法。通过测量可以检查出电缆绝缘受潮老化缺陷，还可以判别出电缆在耐压试验时所暴露出的绝缘缺陷。电力电缆的绝缘电阻，是指电缆芯线对外皮或电缆某芯线对其他芯线及外皮间的绝缘电阻。

2.1兆欧表（摇表）的选择

测量1000V以下电缆可以用1000V摇表，1000V及以上的电缆用2500V摇表，6KV及以上电缆也可以用5000V绝缘电阻表。

2.2使用手动兆欧表测量电缆绝缘电阻

（1）电缆属于大容量设备，运行中的电缆要充分放电，拆除电缆一切对外连接。

（2）检查有无表面缺陷，并用清洁巾擦净电缆头。

（3）将电缆外壳（钢铠或铜屏蔽）接地，与另外两根电缆芯连接一起接至兆欧表的“E”端；被试一相电缆芯接至兆欧表的“L”端。所测得的是一相对另外两相及地的电阻。另外两相重复以上操作。

（4）测量完毕，应先断开被试相“L”，再停止摇动兆欧表，以免电容电流对兆欧表反充电。每次测量后都要充分放电。

（5）为了测得数据准确，应在电缆芯部绝缘上或套管端部装屏蔽环，并接在兆欧表的屏蔽端子“G”上。

3、直流耐压及泄漏电流试验

对电力电缆进行直流耐压及泄漏电流试验，是检查电力电缆绝缘状况的一个主要试验项目。

3.1直流耐压及泄漏电流试验的优点

与交流耐压试验比较，直流耐压及泄露电流试验的优点是：

（1）对电缆线路进行耐压试验时，所需试验设备容量小。

（2）在直流电压作用下，介质损耗小，高电压下对良好绝缘的损伤小。

（3）在直流耐压试验的同时监测泄漏电流及其变化曲线，微安级电流表灵敏度高，反映绝缘老化、受潮比较灵敏。

（4）可以发现交流耐压试验下不容易发现的一些缺陷。因为在直流电压作用下，绝缘中的电压按电阻分布，当电缆绝缘有局部缺陷时，大部分试验电压将加在与缺陷串联的未损坏的绝缘上，使缺陷更易于暴露。一般来说，直流耐压试验对检查绝缘中的气泡、机械损伤等局部缺陷比较有效。

（5）电缆在直流电压下的击穿强度约为交流的2倍。因为在交流电压下，介质损耗和局部放电强度大为增加，对电缆绝缘的损伤比直流大。因而允许用较高的直流电压对电缆进行试验，以发现缺陷。

3.2电缆直流耐压试验时间

电缆在直流电压下的击穿多为电击穿，电缆直流击穿电压与作用时间关系不大，将电压作用时间自数秒增加至数小时，电缆的抗电强度仅减小8%—15%，电缆的击穿一般在加压最初的1—2min内发生，故电缆直流耐压的时间一般规定为5min[3]。

3.3直流耐压试验方法、步骤及注意事项

直流耐压及泄漏电流试验应注意几个问题：

（1）试验前先对电缆验电，并接地充分放电。

（2）试验场地设好遮拦，在电缆的另一端挂号警告牌并派专人看守以防外人靠近，检查接地线是否接地、放电棒是否接好。

（3）加压时，应分段逐渐提高电压，分别在0.25、0.5、0.75、1.0倍试验电压下停留1min读取泄漏电流值；最后在试验电压下按规定的时间进行耐压试验，并在耐压试验终了前，再读取耐压后的电流值。试验原理方法如图2所示。

（4）根据电缆类型不同，微安表有不同的接线方式，一般都采用微安表接在高压侧，高压引线及微安表加屏蔽。对于带有铜丝网屏蔽层且对地绝缘的电力电缆，也可以将微安表串接在被试电缆的地线回路，在微安表两端并联一放电开关，测量时将开关拉开，测量后放电前将开关合上，避免放电电流冲击损坏微安表。

（5）在高压侧直接测量电压。因为在采用半波整流或倍压整流时，如采取在低电压侧测量电压换算至高电压侧电压的方法，由于电压波形和变比误差以及杂散电流的影响，可能会使高压试验电压幅值产生较大的误差，故应在高压侧直接测量电压。

（6）每次耐压试验完毕，应先降压，切断电源。切断电源后必须对被试电缆用每千伏80KΩ的限流电阻对地放电数次，然后再直接对地放电，放电时间不少于5min。

4、试验结果的分析判断

根据测得的电缆泄漏电流值，可以用以下方法加以分析判断：

（1）耐压5min时的泄漏电流值不应大于1min时的泄漏电流值。

（2）按不平衡系数分析判断，泄漏电流的不平衡系数等于最大泄漏电流值与最小泄漏电流值之比。6/6KV及以下电缆，小于20μA时，不平衡系数不做规定。

（3）泄漏电流应稳定。在一定的电压作用下，间隙被击穿，电缆电容再次充电，充到一定程度，孔隙又被击穿，电压又上升，泄漏电流又突然增加，而电压又下降。上述过程不断重复，造成可观察到的泄流周期性摆动的现象。

（4）泄漏电流随耐压时间延长不应有明显上升。如发现随时间延长泄流电流明显上升，则多为电缆接头、终端头或电缆内部受潮。

（5）泄漏电流突然变化。泄漏电流随时间增长或随试验电压不成比例上升，则说明电缆内部存在隐患，应尽可能找出原因，加以消除，必要时，可视具体情况酌量提高试验电压或延长耐压持续时间使缺陷充分暴露。

参考文献

[1]陈化岗.电力设备预防性试验方法及诊断技术[M].北京：中国科学技术出版社，2001

[2]电力设备预防性试验规程，中华人民共和国电力行业标准[S].北京：中国电力出版社，1997

[3]李一星.电气试验基础[M].北京：中国电力出版社，2010