高压电缆线路试验标准和条件国家电力公司武汉高压研究所

二○○二年一月

高压电缆线路试验标准和条件1 电力电缆线路概述2 电缆的技术性能1) 通流性能 ( 电缆的导体电阻 线芯损耗 载流量 电容 电感 )2 ）绝缘性能 ( 绝缘电阻 工频耐电强度 )3) 防护性能 ( 机械强度 密封防水性能 阻燃耐火性能 )4 ）护层接地方式 ( 感应电压及计算 )3 电缆行业标准概述 ( 电力行业电缆标委会， CSBTS ， IEC ， CIGRE)4 电缆性能的监测与试验技术4.1 概述（试验类型及目的）4.2 电缆性能监测主要试验项目 1 ）塑料电缆（重点：交联聚乙烯绝缘电缆）的试验项目及标准要求 A. 交联电缆主要性能特点 B. 交联电缆最重要的性能参数 C. 交联电缆产品标准技术要求的新内容与趋势 2 ）油纸绝缘电缆的试验项目及标准要求4.3 当前国内外开展的交联电缆线路性能新试验技术简介附录 国家电力公司超高压电缆实验室简介

1. 电力电缆线路概述电力电缆线路 --- 1 电缆本体（一般简称电缆）

2 附件 -- 中间接头 终端（户内型、户外型、 可分离终端 或连接器） 3 其他安装器材（桥架、穿管、防火材料等电力电缆线路由电缆本体和附件及其他安装器材组成

电缆之间的接续由中间接头完成。 电缆与其他电器设备的连接由终端或 可分离终端完成电缆线路输电特点：高压输电导线通过固体绝缘体隔离后被封闭在接地的金属屏蔽内部（架空输电线路：高压输电导线通过空气绝缘体隔离，大地为地电极。）

电力电缆本体基本结构及各组成部分的作用和特点

图 1 电力电缆的结构

导体 提供负荷电流的通路。主要技术指标和要求：1 ）导体截面和直流电阻：由于电流通过导体时因导体存在电阻而会产生热，因此，要根据输送电流量选择合适的导体截面，其直流电阻应符合规定值，以满足电缆运行时的热稳定要求。

2 ）导体结构：导体也是电缆工作时的高压电极，而 且其表 面电场强度最大，如果局部有毛刺则该处的 电场强度会更大。因此，设计和生产中以及使用部 门在制作接头的导体连接时，要解决的主要技术问题 之一就是力图使导体表面尽量做到光滑圆整无毛刺， 以改善导体表面电场分布。

金属屏蔽 1 ）形成工作电场的低压电极，当局部有毛刺时也会形成电场强度很大的情况，因此，也要力图使导体表面尽量做到光滑圆整无毛刺。 2 ）提供电容电流及故障电流的通路，因此也有一定的截面要求。

半导电屏蔽层 半导电屏蔽层是中高压电缆采用的一项改善金属电极表面电场分布，同时提高绝缘表面耐电强度的重要技术措施。 1 ）首先代替导体形成了光滑园整的表面，大大改善了表面电场分布。 2 ）能与绝缘紧密接触，克服了绝缘与金属无法紧密接触而产生气隙的弱点，而把气隙屏蔽在工作场强之外。在附件制作中也普遍采用这一技术。

绝缘将高压电极与地电极可靠隔离的关键结构 1 ）承受工作电压及各种过电压长期作用，因此其耐电强度及长期稳定性能 是保证整个电缆完成输电任务的最重要部分。 2 ）能耐受发热导体的热作用而保持应有的耐电强度。 电缆技术的进步主要由绝缘技术的进步所决定。从生产到运行，绝大部分试验测量项目都是针对监测绝缘的各种性能为目的的。

护层保护绝缘和整个电缆正常可靠工作的重要保证。 针对各种环境使用条件设计有相应的护层结构。主要是机械保护（纵向、径向的外力作用），防水、防火、防腐蚀、防生物等。可以根据需要进行各种组合。

电力电缆终端及接头基本结构及作用特点 电缆的电场分布特点 E x=0 = U(εv ／ ReqεMK) 1/2 cth[(εv ／ ReqεMK) 1/2 l ] = Uγcth(γl ) 其中： γ=(εv ／ ReqεMK) 1/2 ，式中： εv ：绝缘层介电常数， εM ：周围媒质介电常数，Req ：等效半径 = riln(ri/rc) ， ri ： 绝缘层半径 , rc ： 导体半径， K ：与周围媒质性质有关的系数。 当 [(εv／ ReqεMK) 1/2 l ]≥1.5 时 , cth[(εv／ ReqεMK) 1/2 l ]≈1, 即增加 l 对 E x=0值几乎没有影响。只有增加周围媒质介电常数 εM、等效半径 Req 和表面电容（与周围媒质性质有关的系数 K ）可以降低 E x=0值。

2 电缆的技术性能指标及评价1 ）通流性能： 电缆的导体电阻 直流电阻： R‘ ＝ R0 [1+α20 （ θc － 20 ） ],Ω／m （交流）有效电阻： R ＝ R’[1+Ys+Yp], Ω／m 线芯损耗： Ｗ c ＝ I 2 R , W／m恒定负载载流量： Ｉ ＝［（（ θc － θo ）－ Wi T1 ）／ R T2 ］ 1/2 ，A

电缆的电容： C ＝ ε ／ [18 ln(R/rc)]×10-6 ， F/km

电缆的电感： L1 ＝ 2×10-4 ln(S/GMR)] ， H/km

2 ）绝缘性能绝缘电阻： Rx ＝（ ρ ／ 2π ） [ ln(R/rc)] ， Ω/m

工作电场强度： E ＝ U ／ [r ln(R/rc)] ， MV/m 耐电强度与时间关系（寿命曲线）： E ＝ E∞ + C×t － 1/n

或： 　 E 1

n t1 ＝ E2 n t2 ＝ CON

3 ）防护性能 机械强度防水密封性能：径向阻水、纵向阻水；防火阻燃性能： 阻燃性能：非金属材料总体积： A 类 7L、燃烧 40min ， B 类 3.5L、燃烧 40min ， C 类 1.5L、燃烧 20min； 耐火性能：火焰温度 A 类： 950～ 1000 ℃， 90min； B 类： 750～ 800 ℃， 90min防白蚁，微生物等性能

4 ）护层接地方式 ( 感应电压及计算 ) 感应电压应控制在 50V （有防护时为 100V ）。-- 正常运行时感应电压计算 (三相等边 )

US ＝ 2ωj[ ln(2s/Ds)]×10-7 ， V/m

--短路运行时感应电压计算-- 护层接地方式1 ）金属护套一点接地（一端或中点）：无环流，感应电压与电缆长度成正比，短电缆线路常用。2 ）金属护套两端接地：有环流，感应电压为零，但影响载流量，轻负荷电缆线路常用。

3 ）金属护套交叉换位连接：两端接地，中间用绝缘接头将护层交叉换位连接，无环流，感应电压与电缆长度成正比，但可以限制在允许的范围内，长电缆线路常用。4 ）敷设“三七开”回流线：对于金属护套一点接地的较长电缆线路，沿线路敷设一条或多条两端接地良好的金属导线，即“回流线”，可以抵消部分感应电压。回流线 “三七开” 敷设，即 1.

7s,0.3s,0.7s敷设时效果最好。

3 电缆行业标准化工作概述1) 标准化工作机构与组织 电力行业电缆标委会 （秘书处：国家电力公司武汉高压研究所） CSBTS 全国电线电缆标准化技术委员会 IEC 国际电工委员会 CIGRE 国际大电网会议 我国标准化工作的基本原则是：采用 IEC 标准，一致性程度分三种：等同采用（ idt ）：结构、内容完全一致，即翻译版等效采用（ eqv ）：结构允许改变、内容实质上一致修改采用：结构允许改变、内容基本上一致， 允许一定程度的修改

2 ） 电力电缆的名称和型号规格表示方法 电缆的名称及型号反映了电缆的主要结构要素导体、绝缘和护层的型式。规格主要表示额定电压和导体芯数与截面。由此来表示该种电缆的特点及适用场合。 □ □ □ — □ □ （ □ ）绝缘 导体 护层 — 额定电压 导体截面 标准代号 YJ V 22—8.7/10 3×240 表示为额定电压 8.7/10kV ，导体截面为 240mm2

的三芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯钢带铠装电力电缆。

3 ）电力电缆电压系列及试验电压值国际电工委员会（ IEC ）的表示方法为

U0 / U （ Um ） U0 为电缆的设计电压，一般相当于电缆所处的电力系统的相电压，但有时不完全一致。 U 为电缆可用于的系统额定线电压。 Um 为电缆可用于系统的额定最高线电压。 试验电压值 统一以 U0 或 （ U0+ U ） / 2 为基准，用 n U0 或 n （ U0+ U ） / 2 来表示，或直接用计算出的具体电压值来表示

IEC推荐 U0/U序列为：中低压： IEC60502 （ U=1～ 30 （ Um=36 ）） GB12706 0.6/1； 1.8/3； (3.6/3)、 3.6/6； (6/6)、 6/10； (8.7/10)、 8.7/15； 12/15； 12/20； 18/30； (21/35)；（ 26/35)；高压： IEC60840 （ U=45～ 150 （ Um=170 ）） GB11017 (26/35)、 26/45～ 47； 36/60 ～ 69； 64/110～ 115； 76/132～ 138； 87/150～ 161；超高压： IEC62067 （ U=220～ 500 （ Um=550 ） GB/Z 127/220～ 230； 160/275～ 287； 190/330～ 345； 220/380～ 400； 290/500 。 上述序列中，括号内电压仅为中国系统采用。

4 ）接地方式对电缆的影响（电缆的 ABC 分类及中国电网概况）IEC 标准将电力系统划分为三类：A 类：该系统任一相导体与地或接地导体接触， 能在 1min 内与系统分离；B 类：该系统仅包括单相导体与地或接地导体接 触，接地故障时间不超过 8h ，每年总累积 时间不超过 125h；C 类：该系统为所有不属于 A 类及 B 类的系统。 预期会经常处于接地故障运行的系统，选 用 C 类为宜。

A U0 A U 正常时 故障时 B C B C 中性点非有效接地系统在单相接地故障时相量原理图 中性点有效接地系统一般选用 U0 相当于系统相电压的电缆，如 10kV系统选用 6/10 的电缆， 35kV系统选 21/35 的电缆。 中性点非有效接地系统，一般选用 U0比系统相电压高一档的电缆。如 10kV系统，选 U0 为 8.7 的电缆， 35kV系统选用 26/35 的电缆。其原因是，中性点非有效接地系统在单相接地故障时，三相之间电压关系不变，允许电缆继续运行一定时间，但这时电缆非故障相电压会升高至线电压。所以为保证电缆长期可靠性（寿命）而选择高一档电缆。

•电力电缆的发展过程及常用电力电缆类型1 ）油纸绝缘型 2 ）塑料绝缘型 3 ）橡皮绝缘型 因此了解电缆的型号规格对于正确使用电缆、正确选用电缆附件是非常重要的。 电压等级（绝缘性能） 导体截面（通流性能） 护层结构（保护性能） 的正确选择是保证电缆达到预期安全可靠运行寿命所需要认真考虑的最重要内容。

4 电力电缆线路性能监测与试验技术4.1 电缆试验概述（试验类型及目的） 为了对电力电缆的性能质量进行监测，从研究设计及生产，到安装以及投入运行后，都制定了相应的检测项目。根据检测目的，可以分成如下几类试验： 电缆出厂前由制造部门完成的试验分为：a.例行试验，也称为出厂试验，主要目的是检验每个产品是否存在偶然因素造成的缺陷。全部产品电缆均必须做，均为非破坏性试验。b.抽样试验，主要目的是验证生产过程中产品的关键性能是否符合设计要求。一般是定期定量（一般为 10% ）做，也多为破坏性的，

c 型式试验，主要是为了确定电缆产品的设计是否满足预期的使用要求。一般是一次性的做过后不再做了，而且多为破坏性的，它是全性能的，包括电气性能，机构物理性能及各种特定要求的性能等。d.预鉴定试验 220kV 及以上超高压电缆新增加的项目，必须通过该项试验，电缆才具备商业运行资格。 电缆出厂后由使用部门完成的试验分为：e. 交接试验，主要目的是检查电缆及附件敷设安装的质量，是否存在偶然缺陷。在电缆线路安装完成后做，有时在安装过程中也做，也属于非破坏性的试验。f.预防性试验，对运行中电缆线路定期进行检测，以监测电缆线路性能是否发生了无法保证可靠运行的变化。以避免突发故障造成各种损失。也属于非破坏性试验。

4.2 电缆性能监测主要试验项目 一）塑料电缆（重点：交联聚乙烯绝缘电缆）的 试验项目及标准要求---- 交联电缆主要性能特点及参数的意义---最新 IEC标准对有关项目指标修改的评价---敷设后及运行中电缆线路性能监测主要试验项目

A ） 交联电缆绝缘的性能特点交联电缆绝缘由单一介质交联聚乙烯（ XLPE）构成它的主要优点：1 优良的电气性能：耐电强度高 (长期工频击穿强度 20 ～ 30MV/m， 冲击击穿强度 40 ～ 65MV/m)， 损耗小 (工频时 tgδ=0.0005)，介电常数小（ 2.5）；2 耐热性能好（连续工作温度 90℃，载流量较大）；3 不受落差限制。

但它也有明显的缺点：1 耐局部放电性能差（受杂质和微孔及水份的影响很大，在这些缺陷处易产生局部电场集中，发生局部放电，造成不可恢复的永久性损坏）2 热膨胀系数大，热机械力效应严重。

交联电缆的生产特别强调纯净，高压超高压电缆绝缘的质量更是由材料及生产过程的纯净度决定的。交联电缆的附件，除了结构设计正确合理外，最重要的问题也是清洁问题，尤其是附件所涉及绝缘界面往往是电场易畸变的地方，一但有杂质、气隙等，其绝缘性能会显著下降。

塑料电缆（重点：交联聚乙烯绝缘电缆）的 电性能试验项目及标准要求：a ）局部放电试验；b ）弯曲试验及随后的局部放电试验；c ） tanδ 测量；d ）热循环试验及随后的局部放电试验；e ）冲击电压试验及随后的工频电压试验；f ） 4h 电压试验。g) 半导电屏蔽电阻

结构尺寸检查 厚度测量机械性能 (抗张强度和断裂伸长率 )老化前在空气箱老化后 成品电缆段老化 浸入热油后 热塑性能 高温压力试验 (凹痕 ) 低温试验在空气烘箱内的失重试验 热冲击试验（开裂）抗臭氧试验 热延伸试验 不延热试验（若要求）吸水试验 热稳定试验 收缩试验碳黑含量试验 * 硬度确定 弹性模量确定可剥离试验 * *渗水试验 * * *微孔杂质及界面突起尺寸

B） 交联电缆最重要的性能参数 从检查交联电缆成品质量角度来看，最重要的性能参数有：

•局部放电量；•耐电强度；•结构尺寸；•微孔杂质及界面突起尺寸；•交联度（热延伸试验）；•内应力性能（热收缩试验）；•导体直流电阻；•护层绝缘电阻。

C ） 交联电缆产品标准技术要求的新趋势最新版本的 IEC 和国标的交联电缆产品标准：中低压电缆 GB12706 对应 IEC60502-1997 ，1～ 30kV

高压电缆 GB11017 对应 IEC60840-1999 ， 45～ 150kV

超高压电缆 GB/Z 对应 IEC 62067-2001 ，220～ 500kV

（相应的国家标准正在修订报批中）

1 ） 更加注重交联电缆产品 (电缆本体及其附件 ) 出厂前的质量水平，而且更加注重的是其长期性能（ 30年以上的安全运行寿命）• 随着交联电缆特别是高压、超高压交联电缆的广泛使用， 交联电缆的运行安全可靠性问题越来越重要。•由于交联电缆的使用经验不足，许多性能了解不够，特别是在运行中的各种性能和效应。•监测方法上存在不足• 高阻和闪络性故障，故障探测难度大。 使用高质量的电缆产品，是确保交联电缆运行可靠性，并达到预期的使用寿命的最根本的途径。国外发达国家对电缆的质量要求：“遗忘工程（ Forget it ）”

a) 局部放电性能指标更加严格：中低压电缆：出厂试验 1.5Uo ，≤ 20pC → 1.73Uo ，≤ 10p

C； 型式试验 1.5Uo ，≤ 20pC →1.73Uo ，≤ 5pC；高压电缆： 出厂试验 1.5Uo ，≤ 10pC； 型式试验 1.5Uo ，≤ 5pC；超高压电缆：出厂试验 1.5U0 ，在≤ 10pC背景下 无可分 型式试验 1.5U0 ， 在≤ 5pC背景下 辨的局 部放电德国、瑞士 出厂试验 2Uo ，≤ 5pC ，美国 出厂试验 3Uo ，≤ 5pC ， 4Uo ，≤ 10pC

据日本的研究报道，从理论计算得到：对于 8.7/10 电缆：

即微孔尺寸达到 700μm 的电缆仍可能判为合格品出厂。 从理论上说，如果微孔尺寸小到 1μm 以下时，根据巴申定律可知：由于路径太短已不可能产生气隙游离放电，即局部放电，所以，绝缘品质将大为提高。 实际的电缆制造水平可达到 5～ 20μm ，局部放电指标已不是足够灵敏了。况且，这里的局部放电指标也只是视在放电，与真实放电点的局部放电量还有差别。

μ微孔尺寸， m 200 400 700

局部放电，1.5U0 ，pC 0.4 3.4 20

因此，所谓的局部放电性能指标，与其说是对电缆绝缘品质的要求，不如说是对检测系统的要求更为恰当。实际上，一般所得到的试验数据往往是检测系统的背景噪声水平。对电缆绝缘品质的要求，在这一局部放电量检测指标水平下，应无可分辨的局部放电。即：• 品质好的交联绝缘电缆（包括附件） 1.5U0 甚至 2.5

U0 时， 应无可分辨的局部放电。• 品质差的电缆（特别是附件） ，局部放电量往往很大，一般达到数十 pC 甚至更大。（局部放电测量的意义更在于此）

关键：1 ）提高局部放电检测系统的灵敏度，2 ）准确判断所测局部放电信号的性质： 分清是 电 缆试品放电 还是检 测系统其它地方放电。

b ) 耐压试验指标也更加严格：中低压电缆：出厂试验 2.5 U0 改为 3.5 U0 。

型式试验 3U0 ， 4h ，改为 4U0 ， 4h 。超高压电缆：出厂试验中，工频耐压试验采用延长时间来提高要求（ 330kV 及以上增加为 60m

in)；抽样试验中，增加了雷电冲击试验；型式试验中，仍除保留了传统的试验项目；

特别增加了“ 预鉴定试验（ Proqualification test ）即（高场强热循环长期老化试验）” 以考核超高压电缆系统的长期性能

c) 绝缘微孔杂质及半导体屏蔽微孔及突起的检测更加严格： 虽然 IEC 标准未要求，但我国参照美国 AEIC 标准作为型式试验项目列入了国家标准， 而美国和日本等先进国家的标准还将这些检测项目列作出厂试验项目。 新版的 AEIC 标准及相应的国家标准修订稿，微孔杂质等尺寸指标要求不断提高。 例如： 110kV 电缆，微孔尺寸由≤ 76μm 提高为 ≤ 50μm；其他指标也都相应提高（略）

100 101 102 103

尺寸， μm

0 0 0 60 40 20

击穿电压，kV

微孔 杂质

半导电层突起

实际上，交联电缆产品 ( 电缆本体及其附件 ) 的质量水平特别是其长期性能，本质上是由绝缘材料及其生产成电缆成品后的绝缘内微孔杂质及半导体屏蔽微孔及突起的尺寸决定的。例如，对于 22kV

的交联电缆，图中，微孔尺寸大于 10μm 时，工频击穿电压开始快速下降，当微孔杂质尺寸大于 100μ

m 时，工频击穿电压下降了一半以上；半导电层表面的突起，对工频击穿电压下降的影响更要大得多。

工频击穿场强，kV/mm 50 52 58 64 75μ杂质尺寸， m 50 40 30 20 10

d) 敷设安装后的主绝缘试验更加强调交流耐压试验 优先采用交流试验方法，尽量避免采用直流耐压试验。 试验目的、作用：粗大缺陷检查，无法了解其较小缺陷

中低压电缆：仍然保留了直流耐压试验， 而预防性试验已取消；

高压电缆： “直流方法或交流方法” 改为“交流方法或直流方法” 超高压电缆： 1 ）采用 20Hz 到 300Hz 的交流电压， 1.1～ 1.7 U0 。 2 ） 电缆附件的安装质量保证程序 和外护层直流耐压试验 代替主绝缘的交流耐压试验

2 ）更加注重交联电缆产品整体（电缆本体及其附件， Cable system）的质量水平 完成输电任务是由电缆及附件组成的电缆线路整体，电缆本体只是电缆线路的一部分，电缆附件是电缆线路必不可少的组成部分，没有附件则电缆是无法工作的。 交联电缆的热机械性能和内应力性能特点，在电缆本体及其附件的部件制造及敷设安装中，特别要注意它们之间的配合，因此新的标准，特别是超高压电缆，强调了电缆线路整体的试验，除了型式试验强调了的整体试验要求外，新增加的“预鉴定试验”正是这一要求的具体体现。

IEC 标准的定义：预鉴定试验（ prequalification test

） 在批量提供一种型号的超高压电缆系统（指电缆及其配套的附件）之前，为了验证敷设安装好的该电缆系统成品具有满意的长期性能而进行的试验。

预鉴定试验的主要内容1 ）将约 100m 长的电缆，敷设成实际电缆线路并按实际运行条件要求安装好终端和接头，如刚性固定、挠性固定和刚性与挠性固定之间转换的布置、直埋和空气中敷设，特别是要注意对附件的热机械效应，形成被试电缆线路样品；2 ）在 1 年期间：连续施加 1.7倍额定运行电压；3 ）在 1 年期间：≥ 180 个循环：≥ 8h 的加热（导体温度 90～ 95 ≥2h℃ ）， + ≥16h 的冷却；4 ）对整个试验电缆线路，或取有效长度≥ 30m 的电缆，进行雷电冲击耐压试验。5 ）对全部试品进行检查，无潮气侵入，无泄漏，无腐蚀等。 试验全部通过，预鉴定试验合格，才能安全地投入商业运行。

这就是超高压电缆试验的最新发展。毫无疑问这比过去挂网试运行要严格得多。由于采用这种新发展的预鉴定试验代替直接挂网试运行，因此对电网安全运行不会构成威胁。 预鉴定试验电缆系统模拟采用各种实际敷设和固定，终端、接头安装配合技术与实际一致，这样不仅试验考核电缆本体质量，而且还考核电缆与附件的配合质量；不仅试验考核电缆与附件的长期电性能，而且还考核电缆与附件的热性能和热机械性能。这是一个综合考核电缆线路长期性能的试验。通过这个试验的电缆系统能保证长期可靠运行，因此，正规预鉴定试验通过的电缆系统可直接进入电网商业运行。

3） 敷设后及运行中电缆线路性能监测主要试验项目 实际上，对于出厂时的例行试验及安装后的交接试验及运行中的预防性试验，其选取原则是一致的，首先是非破坏的，即对良好绝缘不应造成损坏，其次有效性，对存在的缺陷灵敏地检测出，最后必须可行，操作方便、技术经济合理。 目前出厂试验项目主要是导体直流电阻、交流耐压，对交联电缆还有局部放电试验。在工厂完成这些试验是符合上述一条原则的。但对于安装后及运行中的电缆线路来说，上述项目由于各种原因而不能简单照搬。针对具体电缆的特性，选择合理的试验项目。 现将 1997 年实施的新的电气设备预防性试验规程有关电缆试验的内容简单介绍

二） 油纸绝缘电缆的试验项目及标准要求 油纸电缆试验项目仍为绝缘电阻测试和直流耐压及泄露电流测量。理论和实践已证明这些方法对油纸电缆是行之有效的。 油纸绝缘结构是由油纸与油膜组成的复合结构。在交流电压作用下，油纸与油膜按介电常数反比分配电压，油纸的介电常数约为 3.5 ，油膜的介电常数约为 2.1 ，显然耐压强度高的油纸承受了较低电压，而耐电强度低的油膜反而承受了较高的电压，这样的分压对整绝缘是不利的。

而在直流电压下，油纸与油膜按电阻率正比分配电压，油纸的电阻率约为 1015Ω·m ，油膜的电阻率约为 1014Ω·m 。显然耐电强度高的油纸承受较高的电压而耐电强度低的油膜则承受较低的电压，这种电压分配对整个绝缘是有利的。所以油纸绝缘电缆可以长期承受比交流高 5~6倍的直流电压，既能击穿有缺陷的绝缘而又不会损伤良好的绝缘。特别是同时还可以泄露电流，可以更细致地了解绝缘性能的情况。

然而， 实际经验和理论分析已表明，直流耐压试验对交联电缆会造成累积损伤效应，这是因为交联聚乙烯绝缘的绝缘电阻非常高，在进行直流耐压时，在杂质或缺陷处易于积累空间电荷而又不易于泄露掉，当电缆试验中发生击穿或在试验完成后放电过程中（未经大电阻放电时），空间电荷瞬间释放，会形成很强的冲击电流，对绝缘造成新的不可恢复性损坏。每次试验都会累积损伤，造成电缆过早击穿。 而且，交联电缆泄露电流往往小于 1μA ，现场测试不容易测准，不如油纸电缆那样有效。

因此， 1997 年新颁布的电气设备预防性试验规程，原则上已取消了直流耐压试验，只是在新作终端或接头后才作，其目的是为了检验终端或接头的制作质量，相当于交接试验，试验电压也是参照 IEC6050

2 及 IEC60840 标准的原则，规定为 4.2U0 或 3U0 。而且对泄露电流不考虑不平衡系数。泄露电流仍然作为一种参考指标，不作为是否投入运行的判据。

当前交联电缆损坏多数为外力破坏，绝缘老化问题还为时过早，如果能监测电缆的护套及屏蔽层无故障损坏，则应该认为电缆的主绝缘也未受到破坏。因此新的项目都是检测主绝缘以外部分的性能的。 当然，开展各项新技术研究开发，也是当前国内外电缆行业正在进行的重要技术课题。

新增加的主要内容有：a) 测量外护套及内衬层气的绝缘电阻，测量值如果低于 0.5MΩ/km ，则可能有破坏进水的可能；b) 这时再测量铜屏蔽与铠装钢带间是否出现的电极电位来判断电缆是否已进了水。c) 另外，新规程还规定，为了完成上述这些新检测项目，同时也为今后开展各种在线检测取信号的方便，新的交联电缆附件安装制作时，应将电缆的铜屏蔽和铠装的接地分别引出，在接地点再固定在一起而且应能分别打开。d) 另外一项是测量导体和铜屏蔽层的直流电阻，并监测两者之比值。

4.3 当前国内外开展的交联电缆线路绝缘性能 新试验技术 归纳起来，目前国内外开展的新的交联电缆线路绝缘性能试验技术主要有两个发展方向： 一是较传统的停电检测方法，这些方法对交接试验更为可行，对运行中的电缆也可进行检测。主要有： 1 ）交流 ( 或工频 )谐振试验（ IEC 标准推荐 20～300Hz ）； 2 ）超低频（ 0.1Hz ）耐压试验（有正弦波及余弦方波等方法）； 3 ）振荡波冲击电压试验。

从非破坏性、有效性及可行性方面来分析，只要选择合适的耐压电压值，都可以做到对良好的绝缘不造成损坏。关键是在选择的电压值下，是否能有效地检出电缆的缺陷部分，如果耐压通过，等效的工频耐受电压或寿命是多少等问题，最后是试验设备是否可行经济。

首先，可以认为，由于工频谐振耐压试验是直接检测电缆线路实际所承受同类型的工作电压的性能，其等效性是不言而喻的。能否对电缆缺陷检出，实际上与缺陷在工频下发展特性有关，能耐受较高工频电压的缺陷，在较低电压下应能按寿命曲线预测其大概的残余寿命。如果能加上检测一些定量参数，如局部放电，介损等，该方法就是较好的方法，其不足是设备容量仍然较大，笨重，但如果能能造成出组合型便于搬运的形式，仍是一种较好的选择。

其次，据报道，超低频（ 0.1Hz ）耐压法，特别是加上可以同时测量相应的介损参数后，使该方法具有一定的吸引力。国外主要是德国采用较多，而且在 VPS 标准 02981/1已有建议。国内宝钢和广州也有使用经验报道。认为其主要优点是设备容量较小，适当的电压值（如 3U0 ）对电缆是无损的，可对电缆进行老化分析和绝缘状态诊断。当然， 0.1Hz 与 50Hz仍存在一个等效性问题，当然，这需要积累一定的实测数据后才能得到更好的等效关系。

振荡波冲击电压法，也是国际大电网研究过的方法之一，在针板试样上试验结果表明其特点是能有效地检测缺陷，和 50Hz 试验结果一致，设备简单便宜，没有电压限制。但也出现过不一致的例子，而且也存在着多少次振荡冲击及电压多高才能与 50Hz 耐压等效问题，也需要实测数据积累问题。 总之，非工频交流试验方法，在国内使用的还不多，还需要摸索经验积累数据。 目前，而交流耐压法（谐振法）已在国内一些地方采用，特别是高压超高压电缆更是采用工频交流耐压。实际上， IEC 标准已选择或优先选择交流试验方法作为主要方向。

另外一个发展方向是不停电检测方法，特别是状态监测技术。现阶段国内外已开展一些在线检测方法，特别是状态监测技术。虽然都还未达到商品化成度，需要积累大量的数据，但这应该是个方向。目前报道较多的是在线直流分量检测，迭加法测绝缘电阻、在线测 tgδ ，低频迭加法测损耗，在线局部放电检测等。

一、直流分量法 研究表明，当对运行中的电缆绝缘施加工频交流高压时，如果绝缘中有水树枝现象（潮气浸入绝缘层后，在电场作用下，绝缘中形成树状物的现象），由于“整流作用”，流过电缆接地线的充电电流（交流）便含水量有微弱的直流成分。直流分量愈大，交流击穿电压往往愈低。检测出这种直流成分即可进行劣化诊断 直流分量法是一种新方法，虽然测量仪器较为简单，操作简便，但还存在一系列问题，如直流分量电流过小，极易受各种干扰影响等，尚待进一步探讨。

二、直流电压重叠法 利用接地的电压互感器 TV 的一次中性点加进低直流电源（例如 50V ），将此直流电流叠加在电缆绝缘原已施加的交流电压上，然后测量通过电缆绝缘层的微弱的直流电流（ 10-9A级）或其绝缘电阻。三、 tgδ检测法 将电缆上所施加的电压信号由分压器引入测量器，并将充电电流由安装在地线上的电流互感器也引入测量器，在自动平衡电路内检测上述信号的相位差，即可测量出介质损失角正切 tgδ以及电容 C 。

四、局部放电在线检测技术简介 交联电缆绝缘性能中局部放电性能是最重要的，能最有效地反映绝缘的状态。但其检测技术也是最难的，主要在于被测信号小，因而，相对而言，各种干扰就多。用传统的方法在工厂实验室屏蔽厅内才能有效实现交联电缆的局部检测，而在运行中电缆线路上几乎无法实现。 人们主要从两方面开发运行中电缆局放检测技术，一方面是交联电缆从局部信号本身特性考虑，如频谱特性，开发了高频分量法在线检测技术。另一方面从干扰信号处理技术研究。如将采集到的包含各种干扰的放电信号进行数学处理，如采用付氏变换进行频谱分析，近年来还有采用小波理论及分形理论进行数学处理，但均未能到实用阶段。

交联绝缘电缆线路长期可靠的运行性能的获得， 首先取决于生产部门的产品质量，而且是最重要最根本的环节！• 高品质的电缆原材料• 先进可靠的生产设备及工艺• 先进可靠的质量检测设备与技术• 高素质的员工• 严格的质量管理体系。 其次，也离不开运行部门的正确选用和敷设安装及合理维护，包括在这些过程中的严格的质量保证体系和检测的把关。

附录 国家电力公司超高压电缆实验室简介 从国家电力公司输电系统对电缆线路的需求，以及从国际标准的要求，都迫切需要建设超高压电缆实验室。为此，国家电力公司在武汉高压研究所投资建造了试验能力和技术水平达到国际领先的国家电力公司超高压电缆实验室。超高压电缆实验室的主要任务：1 ）超高压电缆及附件各种运行特性及敷设安装 技术试验研究2) 超高压电缆及附件预鉴定（长期老化）试验3) 超高压电缆及附件型式试验4) 超高压电缆及附件验收（出厂）试验

超高压电缆实验室 由超高压电缆成套试验装置、 电缆试验屏蔽大厅和 预鉴定试验户外场三部分组成。 电力电缆试验设备的主要特点是电容电流大、耐受电压高、加压时间长；电和热联合试验；辅助配套的设备较多而且大部分为专用设备。其中电缆局部放电检测的要求是所有电气设备中要求最高的。 超高压电缆实验室按照满足 500kV 及以下电缆的研究性试验、型式试验、预鉴定试验以及电缆线路运行技术研究的要求，配置了成套试验装置和仪器。主要包括 : 800kV30A 和 800kV6A 工频串联谐振试验系统各一套和电缆导体感应加热测控系统若干套；前两个试验系统进口世界上最先进的设备，后一个系统，自己开发研制并配套国产设备解决。

图 3 工频串联谐振试验系统原理方框图1.双屏蔽隔离变压器 (DSIT) 2. 电源 2a 断路器 2b 调压器 2c 接触器 2d 低压滤波器 3. 励磁变压器 4. 高压电抗器 5. 高压滤波器 / 分压器 6. 水终端 7. 被试电缆 8. tgδ 和电容测量 8a 标准电容器 8b 2801 电桥 9. 控制台 10. 局放检测仪 11. 计

算机控制

建成的成套试验装置系统，集无晕试验变压器良好的电性能和电力变压器良好的热性能于一体，能在 16MVA 的容量下长期运行，可同时试验目前最高电压等级的 500kV超高压电缆 500～ 600m 或 220 kV 电缆 1000～ 1200m；控制系统自动化水平居世界领先水平，自动调谐调压可保证全天候长期工作，并首次采用远程监视系统，便于用户即时查询当前试验状态和试验的历史数据。试验能力和技术水平为国内第一，国际领先。

电缆试验屏蔽大厅 为了用较少的资金也能修成屏蔽大厅，创造性地采用轻钢彩板结构，通过增加特别技术处理，将钢板房的屏蔽功能挖掘出来，使一座建筑同时具备普通的遮风挡雨等建筑功能和特需的电磁屏蔽功能。因此大大降低了投资，而且工期短，价格性能比高。建好的屏蔽大厅，内部尺寸为长 40m×宽 30m× 高 20m 的屏蔽大厅可 800kV30A、800kV6A、 800kV4A三套谐振试验系统，和放置 2800kV420kJ冲击电压发生器以及其他辅助设备。

经国内电磁兼容权威检测部门检测，实际建造的电磁屏蔽大厅的屏蔽效果，也达到了预期的60dB 的要求。而且在 800kV谐振试验成套装置在不带电缆试品升到 800kV 时的局部放电为 0.12pC ，在带成盘电缆 ( 电容量约 23000pF) 试验时，局部放电为 0.64pC ，说明设备、屏蔽大厅和接地等综合性能大大优于 IEC 标准 2.5pC 的要求，同时也优于国际最好水平 1pC ，为国内第一，国际领先。

超高压电缆实验室的试验研究能力1 ）可同时进行 4～ 5 个 500kV 电缆线路试品的预鉴定试验； 或同时进行 8～ 10 个 220kV 电缆线路试品的预鉴定试验；2 ）可同时进行 220kV 和 500kV 电缆线路试品的预鉴定试验；3 ）同时还可进行 1～ 2 个电缆样品的型式试验；4 ）可进行 220kV 和 500kV 成盘电缆的验收试验；5 ）可进行超高压电缆 1500 kV操作冲击及 2000 kV雷电冲 击的研究性试验；6 ）可布置模拟各种电缆运行状况的试验设施，包括隧道（已建好）、工井、穿管，刚性固定与柔性敷设及相应的检测装置（根据具体厂家的产品情况选定）等，开展超高压电缆的各种运行特性及敷设安装技术的试验研究，特别是超高压电缆线路的在线检测技术的研究。

谢谢大家！

3 电力电缆附件3.1 概述（整体概念，半成品与现场完成的特点）

电缆附件是电缆线路必不可少的组成部分，没有附件则电缆是无法工作的。完成输电任务的是由电缆及附件组成的电缆线路整体。可以说电缆附件是电缆功能的一种延续。对于电缆本体的各项要求，如导体截面及表面特性、半导电层、金属屏蔽层、绝缘层及护层等各部分的要求也适用于对电缆附件，尤其是中间接头，即中间接头的各个部分应对应于电缆所有的各个部分。终端也基本一样，只是外绝缘有所特殊。除此之外，附件还有比电缆本体更多的要求，因为它的结构更复杂，弱点也更多。技术上难度也更大。主要技术问题有：应力处理技术，界面耐电强度提高技术，密封技术，导体压接技术。特别强调尺寸配合与清洁工作。

2 ）电力电缆附件主要技术电力电缆附件技术的基本原理：电力电缆附件的所有技术问题可以说主要是从两个方面来考虑和解决的： 1) 从电场分布与改善方面来考虑（即结构设计，应力处理技术）；改善电场分布的主要技术就是附件上出现的应力集中的处理技术。改善电场分布的常用方法有：几何结构法，增加等效半径，即应力锥结构；电气参数法，增加周围媒质介电常数和和表面电容，即应力管结构；几何结构与电气参数结合法。

2) 从提高绝缘耐电强度来考虑（即材料选用和改善，界面耐电强度提高技术）。---- 提高绝缘的耐电强度的主要技术是：消除可能出现气隙和杂质的部位，特别是两种绝缘材界面处杂质和气隙，---- 用耐电强度高的材料代替耐电强度低的材料，如用硅脂填充气隙。----增加两种绝缘材料界面的压力以提高耐电强度。用半导电屏蔽把气隙屏蔽到工作场强之外，同时也改善了表面电场的分布。

3.3 常用电缆附件的原理及注意问题1 ） 热收缩附件所用材料一般为以聚乙烯及乙丙橡胶等多种材料组分的共聚物组成。主要采用应力管处理应力集中问题。主要优点是轻便、安装容易、性能尚好。价格便宜。缺点：需要动火。应力管是一种绝缘电阻率适中（ 107~108Ω·m ），介电常数较大（ 25~30 ）的特殊电性参数的热收缩管，利用电气参数强迫电缆绝缘屏蔽断口处的应力疏散成沿应力管较均匀的分布。这一技术只能用于 35kV 及以下电缆附件中。因为电压等级高时应力管将发热而不能可靠工作。

其使用中关键技术问题是：要保证应力管的电性参数必须达到上述标准规定值方能可靠工作。另外注意用硅脂填充电缆绝缘半导电层断口出的气隙以排除气体。交联电缆因内应力处理不良时在运行中会发生较大收缩，因而在安装附件时注意应力管与绝缘屏蔽搭盖不少于 20mm ，以防收缩时应力管与绝缘屏蔽脱离。热收缩附件因弹性较小，运行中热胀冷缩时可能使界面产生气隙，因此密封技术很重要，以防止潮气浸入。

预制式附件所用材料一般为硅橡胶或乙丙橡胶。 主要采用几何结构法即应力锥来处理应力集中问题。其主要优点是材料性能优良，安装更简便快捷，不动火。弹性好，使得界面性能得到较大改善，是近年来中低压以及高压电缆采用的主要形式。价格较贵。其使用中关键技术问题是： 附件的尺寸与待安装的电缆的尺寸配合要符合规定的要求，适当的过盈量。 另外也需采用干硅脂润滑界面易于安装同时填充界面的气隙。 预制附件一般靠自身橡胶弹力可以具有一定密封作用，有时可采用密封胶及弹性夹具增强密封。

冷缩（预制）式附件所用材料一般也为硅橡胶。 冷缩（预制）式附件一般采用几何结构或 / 和电气参数结合法来处理应力集中问题。 与预制式附件相比，除了材料性能优良、不动火、弹性好，使得界面性能得到较大改善，也是近年来中低压以及高压电缆采用的主要形式。其最大特点是安装工艺更方便快捷，且避免了预制式附件滑动时可能损坏界面性能的问题，安装到位后，其工作性能与预制式附件基本一样。价格较贵。其使用中关键技术问题是： 附件的尺寸与待安装的电缆的尺寸配合要符合规定的要求，适当的过盈量。 另外也需采用干硅脂润滑界面易于安装同时填充界面的气隙。 预制附件一般靠自身橡胶弹力可以具有一定密封作用，有时可采用密封胶及弹性夹具增强密封。