高壓電纜的耐壓試驗標(biāo)準(zhǔn)為保障電纜長期運(yùn)行的安全性與可靠性制定,是一套嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)規(guī)范體系,由國際電工委員會、各國國家標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)及電力行業(yè)專業(yè)組織牽頭編制。以下從核心標(biāo)準(zhǔn)體系、主要試驗類型及關(guān)鍵技術(shù)要求方面,對高壓電纜耐壓試驗相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)梳理。
一、核心標(biāo)準(zhǔn)體系
高壓電纜耐壓試驗的標(biāo)準(zhǔn)體系涵蓋國際通用標(biāo)準(zhǔn)、國內(nèi)國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國外專業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)三大類,不同標(biāo)準(zhǔn)針對不同電壓等級、電纜類型及試驗場景作出了針對性規(guī)范,形成了完整的技術(shù)指導(dǎo)體系。
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國際電工委員會(IEC)標(biāo)準(zhǔn)
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適用于額定電壓 30 kV (Um = 36 kV) 及以上至 150 kV (Um = 170 kV) 擠包絕緣電力電纜及其附件的試驗,有專門對應(yīng)的規(guī)范文件。
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針對額定電壓 150 kV (Um = 170 kV) 及以上至 500 kV (Um = 550 kV) 的擠包絕緣電力電纜及其附件,制定了專屬試驗標(biāo)準(zhǔn),也是目前高電壓等級擠包電纜領(lǐng)域的權(quán)威國際規(guī)范。
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發(fā)布了電纜外護(hù)套專項試驗的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),明確外護(hù)套試驗的各項要求。
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高電壓試驗技術(shù)通用規(guī)范中,對相關(guān)定義、試驗基礎(chǔ)要求作出統(tǒng)一規(guī)定,為高壓電纜耐壓試驗提供通用技術(shù)依據(jù)。
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中國國家(GB)及行業(yè)(DL)標(biāo)準(zhǔn)
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有國家標(biāo)準(zhǔn)與對應(yīng)國際擠包絕緣電纜試驗標(biāo)準(zhǔn)相匹配,涵蓋中高壓擠包絕緣電纜的各項試驗要求。
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針對 110kV、220kV 等更高電壓等級的電纜,制定了詳細(xì)的專用國家標(biāo)準(zhǔn),明確其耐壓及相關(guān)試驗的技術(shù)參數(shù)。
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電力設(shè)備預(yù)防性試驗相關(guān)行業(yè)規(guī)程,明確電纜在內(nèi)的電力設(shè)備安裝后、運(yùn)行中的定期試驗項目及技術(shù)要求,是電纜日常運(yùn)維試驗的重要依據(jù)。
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電氣裝置安裝工程的電氣設(shè)備交接試驗國家標(biāo)準(zhǔn),是電纜安裝完成后開展交接試驗的最高指導(dǎo)文件,規(guī)定了交接試驗的核心要求。
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串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),為試驗設(shè)備的使用和試驗操作提供技術(shù)規(guī)范。
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美國電氣電子工程師學(xué)會(IEEE)標(biāo)準(zhǔn)
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電力電纜現(xiàn)場測試專項指南,是現(xiàn)場耐壓試驗(含阻尼交流振蕩波、超低頻等試驗方式)的重要參考文件,明確現(xiàn)場試驗的操作和技術(shù)要求。
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制定了電纜終端頭的專項試驗標(biāo)準(zhǔn),針對終端頭的耐壓及相關(guān)試驗作出具體規(guī)范。
二、主要耐壓試驗類型及核心目的
高壓電纜耐壓試驗主要分為型式試驗、預(yù)鑒定試驗、出廠試驗、安裝后 / 交接試驗、預(yù)防性 / 例行試驗五大類,其中安裝后交接試驗與預(yù)防性試驗是現(xiàn)場應(yīng)用最廣泛、最關(guān)鍵的試驗類型,局部放電試驗常與耐壓試驗配合開展,作為絕緣狀態(tài)評估的重要補(bǔ)充手段。
(一)安裝后交接試驗 & 預(yù)防性試驗
此類試驗核心目的是檢測電纜在運(yùn)輸、敷設(shè)、安裝環(huán)節(jié)是否產(chǎn)生損傷,同時精準(zhǔn)評估電纜當(dāng)前的絕緣狀態(tài),是保障電纜投運(yùn)及持續(xù)安全運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié),主要包含直流、交流兩類耐壓試驗方式,其中交流耐壓試驗為當(dāng)前高壓電纜的主流試驗方法。
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直流耐壓試驗
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作為傳統(tǒng)試驗方法,曾廣泛應(yīng)用于中低壓油紙絕緣電纜及早期擠包絕緣電纜的耐壓檢測。
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對于現(xiàn)代交聯(lián)聚乙烯絕緣高壓電纜,目前國際、國內(nèi)主流標(biāo)準(zhǔn)已不推薦甚至禁止使用該方法,因直流電場分布與電纜實(shí)際交流運(yùn)行電場存在差異,易導(dǎo)致絕緣內(nèi)部產(chǎn)生空間電荷積累,可能對 XLPE 絕緣造成不可逆損傷,且難以有效識別交流電場下的部分絕緣缺陷。
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國內(nèi)現(xiàn)行交接試驗標(biāo)準(zhǔn)明確,額定電壓 U0/U 為 18/30kV 及以下的橡塑電纜,可采用直流耐壓試驗替代交流耐壓試驗;更高電壓等級的 XLPE 電纜,需優(yōu)先選用交流耐壓試驗。
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交流耐壓試驗
該方法能最大程度模擬電纜實(shí)際運(yùn)行工況,是當(dāng)前高壓 XLPE 電纜耐壓試驗的首選和推薦方法,根據(jù)試驗電壓頻率及施加方式,分為工頻交流、超低頻、阻尼交流振蕩波三種試驗形式。
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工頻交流耐壓試驗:借助大容量工頻諧振裝置(如變頻串聯(lián)諧振裝置),向電纜施加持續(xù) 50Hz 的工頻高壓;試驗電壓和持續(xù)時間有明確標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,例如 64/110kV 電纜,交接試驗電壓為 1.7U0,持續(xù) 60 分鐘,預(yù)防性試驗電壓通常為 1.36U0,略低于交接試驗標(biāo)準(zhǔn)。
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超低頻耐壓試驗(VLF,0.1 Hz):通過專用 VLF 裝置施加 0.1Hz 的正弦波或余弦方波電壓,主要應(yīng)用于 10kV、35kV 等中壓電纜的現(xiàn)場耐壓試驗,試驗設(shè)備的體積和重量相較于工頻裝置更具優(yōu)勢,便于現(xiàn)場操作;相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)對該試驗作出詳細(xì)規(guī)定,試驗電壓通常為 2-3 倍 U0,持續(xù)時間 15-60 分鐘。
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阻尼交流振蕩波試驗(DAC / OWTS):先對電纜充電,再通過電抗器產(chǎn)生頻率 20-300Hz 的衰減振蕩波,其電場效應(yīng)與工頻電場接近;該方法所用設(shè)備輕便,且兼具耐壓試驗和局部放電檢測雙重功能,相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)明確其試驗電壓峰值通常為 1.5-1.7 倍 U0。
(二)局部放電試驗
該試驗常與耐壓試驗同步開展,是檢測電纜絕緣內(nèi)部電暈、氣隙等微觀缺陷的靈敏手段,能進(jìn)一步精準(zhǔn)評估絕緣健康狀態(tài)。試驗核心要求為:在 1.5-1.73 倍 U0 的規(guī)定試驗電壓下,電纜的局部放電量需控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),通常不應(yīng)超過 5-10 pC,具體限值根據(jù)電纜電壓等級及對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求確定。