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电缆交流耐压试验原理及常用试验设备

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试验目的

交流耐压试验的核心目的是检测电缆主绝缘在长期工作电压及系统过电压工况下的绝缘强度,可有效识别电缆本体、终端头、中间接头等部位存在的气隙、裂纹、杂质、受潮、安装损伤等各类绝缘缺陷,是保障电缆安全投运与稳定运行的关键试验手段。

试验原理

工频交流电压下,电缆绝缘结构的电场分布与实际运行状态完全一致。通过向试品施加高于额定工作电压且持续规定时长的试验电压,可实现以下试验目标:
  1. 模拟系统过电压工况,检验电缆绝缘对操作过电压等过电压类型的耐受能力;
  2. 暴露绝缘薄弱点,绝缘若存在缺陷,在持续高场强作用下,缺陷会进一步发展,最终引发击穿或泄漏电流显著增大,从而实现缺陷检测;
  3. 对绝缘合格的试品无破坏性,试验电压处于绝缘裕度范围内,不会对良好的电缆绝缘造成损伤。

主要试验方法(中高压电缆适用)

工频交流耐压试验对电源容量要求极高,现场试验中常采用谐振交流耐压试验系统降低电源容量需求,主流分为三种试验方式:

串联谐振试验系统(常规常用)

利用可调电抗器与被试电缆的电容构成串联谐振回路,电源容量仅为试品容量的 1/Q(Q 为品质因数,常规取值 20-80),设备实现轻量化,且输出电压波形良好,适用于长距离、大电容的电缆试验。

变频串联谐振试验系统(现场主流)

在串联谐振基础上,通过 30-300Hz 变频电源调节频率使回路达到谐振状态,谐振频率可灵活调节,适用范围广;设备重量与体积远小于工频试验设备,且试验频率符合 IEC 及国内相关国家标准要求(允许 20-300Hz 交流耐压试验),是目前现场最主流的试验方法,尤其适用于 GIS、发电机、电缆等大电容试品的耐压试验。

工频谐振试验系统

采用 50/60Hz 工频电源直接实现回路谐振,设备体积相对偏大,仅在部分有严格技术要求的试验场合中使用。

试验标准与要求

试验电压、试验时长的选取需严格遵循国家相关标准及设备技术规范,以 GB/T 50150 为参考的通用要求如下:
  1. 试验电压:常规选取 2~2.5 倍系统相电压(U0),如 10kV 电缆(U0=8.7kV)的试验电压一般为 2U0=17.4kV 或按规程要求选取更高电压,具体以对应技术规程为准;
  2. 频率范围:推荐采用 20Hz~300Hz 的交流电压开展试验;
  3. 试验时间:新安装电缆的交接试验,试验时长通常为 60 分钟;运行中电缆的预防性试验,试验时长通常为 5 分钟;
  4. 合格判据
    • 试验过程中试品无闪络、击穿现象发生;
    • 规定试验电压与时长下,泄漏电流保持稳定,无异常周期性波动;
    • 各相泄漏电流不平衡系数不大于 2,具体以对应国家标准为准;
    • 电缆终端头等部位无明显异常发热情况。
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