电线电缆_试验方法

河南机电高等专科学校毕业设计/论文1绪论随着国民经济的发展，电气化、自动化日益发达，近年来我国，发电量、高等级、容量，输送距离都有巨大增长。各种特殊的用电要求不断提出，这不但对电线电缆的生产数量提出高的要求，而且对电线电缆的性能、品种也提出了多样化的要求。但有很多种类的电缆只能理论上设计出来，在实际生产中由于工艺、原材料的选择等存在问题使得生产出来的线缆达不到其性能的要求；还有一个重要的原因是：在敷设安装及长期的运行过程中也会出现一些不能满足性能要求的现象。为了能进一步普及和提高电线电缆的生产和运行水平,保证产品质量,保证电网的安全运行,满足经济发展对电线电缆提出更高更新的要求，无论是科研单位还是生产厂家必须对电线电缆进行性能的检测，及时发现缺陷，进一步减少经济损失。对电线电缆的检测国内外都有标准明确的规定：最具权威是国际电工委员会（IEC），国际标准委员会；不同的国家有不同的国标（GB）、行业标准（JB、MT、SH等）、地方标准。但实质是对电线电缆产品进行性能检验，生产出性能更好、更高运用到实际中。电线电缆性能的检测主要是通过试验的方法进行验证是否满足其性能的要求；试验包括：型式试验、例行试验和抽样试验。电线电缆的检测是一个世界性的课题，检测技术的发展经历了一个漫长的过程；在国外，六十年代末期英国首先研制出了世界上第一台电缆故障闪测仪。我国在七十年代初期由西安电子科技大学（原西北电讯工程学院）和西安供电局联合研制出了我国第一台贮存示波管式电缆故障检测仪DGC—711，后来又相继推出了改进型仪器。由于我国基础工业及电缆制造水平的滞后，使得电缆故障率普遍较高，反而促进了电缆测试技术在我国得到了较大的发展和突破。国内检测方面处于领先地位的上海电缆研究所和武汉高压研究所；电线电缆行业中对中低压电缆的性能检测方面相对较为完善，而在高压方面还存在不少空白，需要继续投入资金引进国内外先进设备填充这一空白。展望未来，有许多工作等待我们去做，让我们携起手来，共同努力，为发展电线电缆性能检测做出贡献。本论文主要论述35kV及以下塑力缆的性能检测，检测的试验项目包括：型式试验、例行试验和抽样试验。由于电压等级不同，故所做的试验及要求也不尽相同；本文采用对比论述，把35kV及以下塑力缆的性能检测分为：1～3kV，6kV～35kV两部分。论述的主要内容包括下列几方面：型式试验：试验所引用的标准、试验项目、试验条件、试验原理和试验结果的分析以及试验注意事项；侧重点在电气性能试验。河南机电高等专科学校毕业设计/论文2例行试验和抽样试验：试验所引用的标准、和验项目。不同电压等级试验的异同点。卤低烟阻燃电缆试验进行专题探讨。在做本次论文过程中要求掌握35kV及以下塑力缆中的型式试验、例行试验、抽样试验包括那些方面，及其所引用的标准；能够熟练的掌握所做型式试验中的电气性能试验的试验原理，条件，试验项目，样品的处理；对于非电性能实验了解其实验内容。掌握不同电压等级电线电缆试验的异同点，低烟无卤阻燃电缆试验的特殊性。河南机电高等专科学校毕业设计/论文3第1章型式试验1.1引言型式试验：按一般商业原则对本标准所包含的一种类型电缆在供货之前所进行的试验，以证明电缆具有能满足预期使用条件的良好性能。该试验的特点是：除非电缆材料或设计或制造工艺的改变可能改变电缆的特性，试验做过以后就不需要重做。本章主要论述35kV及以下塑力缆检测中所做型式试验的试验所引用的标准、试验项目、试验条件、试验步骤、测量原理和试验结果的分析以及试验注意事项。1.2所引用的标准GB/T2951.1～8—1997电缆绝缘和护套材料通用试验方法。GB/T3048.13—2007电线电缆冲击电压试验方法。GB/T7354-2003局部放电测量。GB/T3048.12—2007电线电缆电性能试验方法，局部放电的测量。IEC60885.2—1991电线电缆电性能试验方法。1.3试验条件1.3.1环境温度除非另有规定，试验应在环境温度(20±15)℃下进行。1.3.2工频试验电压的频率和波形工频试验电压的频率应在49Hz～61Hz；波形基本上为正弦波，引用值为有效值。1.3.3冲击试验电压的波形按GB/T3048.13规定,冲击波的波前时间为1μs～5μs，半峰值时间在40μs～60μs之间，其他方面与GB/T16927.1规定一致。河南机电高等专科学校毕业设计/论文41.4电气型式试验1.4.1电气型式试验的试验项目取成品电缆试样长度10m到15m，对于不同电压等级的电缆按规定的试验顺序依次进行下列试验：1.环境温度下的绝缘电阻测量；2.正常运行时导体最高温度下绝缘电阻测量；3.4h电压试验；4.局部放电试验；5.弯曲试验及随后的局部放电试验；6.tanδ测量；7.加热循环试验及随后的局部放电试验；8.冲击电压试验及随后的工频电压试验。1.4.2环境温度下的绝缘电阻测量本试验适用于额定电压1kV（Um=1.2kV）、3kV及3.6/6（7.2kV）无绝缘屏蔽的电缆。1.步骤：(1)该试验可在任何其他电气试验之前的试验样品上进行。试样的有效长度不下于10米，试样两端绝缘外的覆盖物应小心地剥出除。注意不得损伤绝缘表面，尽可能成圈，试样端部分露出护套的长度不小于100mm，露出的绝缘表面应保持干燥和洁净。(2)所有外护层应去掉，测试前绝缘线芯应在环境温度下的水中浸泡至少1h。(3)直流测试电压应该80V到500V并施加足够长的时间，以达到合理稳定的测量，但不少于1min也不超过5min。(4)接线方式：对于单芯样品：如果有金属护套，隔离层或铠装层，导体接测量极，其金属接高压极，如无金属，可采用附加电极（试样表面缠绕金属丝或在金属棒上进行测量）；对于多芯试样：每根试样都应进行测量，接线方式为每个导体对其余线芯与金属护套或屏蔽层或铠装层，被测线芯接测量极，其它芯与金河南机电高等专科学校毕业设计/论文5属层接高压极。如有要求，测量可在(20±1)℃下进一步证实。2.测量原理：体积电阻率由所测得的绝缘电阻通过下式求得：2lnLRDd(1-4-1)式中：ρ——体积电阻率，Ω·cm；R——测量得到的绝缘电阻，Ω；L——电缆长度，cm；D——绝缘外径，mm；d—绝缘内径，mm。“绝缘电阻常数Ki”可按下列公式计算，以MΩ·km表示：111110100.367lgiLRKDd(1-4-2)注：对于成型导体的绝缘线芯，比值D/d是绝缘表面周长与导体表面周长之比。3.要求：从测量值计算出的数值对于额定电压1kV和3kV应不小于附录表1的规定值；对于3.6/6（7.2kV）无绝缘屏蔽的电缆应不小于附录表2的规定值。4.绝缘电阻测试中注意问题：影响电阻大小的因素：(1)材料本身的原因；(2)材料储存的原因（内部含有杂质时，使绝缘内部增加导电离子使其下降）；(3)结构偏离要求造成的原因（偏心使绝缘电阻下降）；(4)测试技术造成的原因：①保护电极的使用，测量时保护电极与测量系统的屏蔽相连接；②极化电荷的影响；③温度的影响；④充电时间的影响。绝缘材料的绝缘电阻率与温度和测量时所用的强度有关：绝缘材料的绝缘电阻率随温度和场强的上升而下降；含杂质较多材料，绝缘电阻率较低的材料，随温度上升而下降较多。河南机电高等专科学校毕业设计/论文6绝缘电阻与温度的关系至今未见到可作为标准依据的规定，只有根据经验值进行换算，得到电阻值。1.4.3导体最高温度下绝缘电阻测量本试验适用于额定电压1kV（Um=1.2kV）、3kV及3.6/6（7.2kV）无绝缘屏蔽的电缆。1.步骤：电缆试样的绝缘线芯在试验前应浸在电缆正常运行时导体最高温度±2℃的水中至少1h。直流测试电压应。80V到500V,应施加足够长的时间,以达到合理稳定的测量,但不少于1min，也不超过5min。测量应在每相导体与水之间进行。2.测量原理：体积电阻率和(或)绝缘电阻常数，由绝缘电阻通过1.51所给公式计算求得。从测量值计算出的数值对于额定电压1kV和3kV应不小于附录表1的规定值；对于3.6/6（7.2kV）无绝缘屏蔽的电缆应不小于附录表2的规定值。3.试验设备及原理：（1）摇表（兆欧表）测量：测量成品电缆的绝缘电阻，电流表的读数可以直接刻成电阻值。灵敏度不高，最高只能测量到100兆欧；电压等级有500、1000、2500V。在测量中应注意电压的选择，电压太低可能暴露不出绝缘的弱点，电压太高可能发生绝缘击穿。用不同的电压等级测得的绝缘电阻往往是不可比的。（2）采用检流计比较法原理而设计的检测设备：测量范围105～1011Ω，测量电压为100～500V。（3）采用电压—电流法原理而设计的检测设备：测量范围104～1016Ω，测量电压为100V、250V、500V。对于测量产品电线电缆的绝缘电阻，不需要特殊的电极，对于测量绝缘材料的体积电阻率则可以采用三电极系统。1.4.44h电压试验1.步骤：对于额定电压1kV、3kV及3.6/6（7.2kV）无绝缘屏蔽的电缆，试验用绝缘线芯应在试验前浸入环境温度的水中至少1h。在水与导体之间施加4U0的工频电压，电压应逐渐升高并持续4h。河南机电高等专科学校毕业设计/论文7对于6～35kV中除3.6/6（7.2kV）无绝缘屏蔽的电缆外，试验应在室温下进行，并应在试样的导体与屏蔽间施加工频电压4h；试验电压为4U0，对应于标准额定的试验电压值见下表：表1.1标准额定电压的试验电压额定电压U0/kV68.71218试验电压kV243548722.要求：绝缘应不击穿。1.4.5局部放电试验本试验适用于额定电压6～35kV具有导体屏蔽和绝缘的电缆。1.局部放电的定义及过程：在电场的作用下，电缆绝缘的部分区域中发生短路现象称为局部方放电。局部放电发生在绝缘结构内部气隙、导体屏蔽与绝缘的交界面、导体（电极）的边缘（毛刺）或绝缘与绝缘屏蔽交界面的上，但在电极之间不形成通道。局部放电发生的过程：在电压作用下，如果绝缘内部气隙中电场强度达到气体的击穿场强，气隙就开始放电。放电结果产生大量的正负离子，这些正负离子在电场作用下各自向气隙上下移动，建立反向电场，使气隙中的总电场强度下降，放电熄灭。这样的放电持续时间很短，大约为10～15秒。因此放电时气隙上的电压下降几乎瞬间的。局部放电试验应按IEC60885-2规定的方法进行。应在1.73Uo电压下测量局部放电量，其数值应不高于附录表2规定。试验电源的频率取接近正弦波形的工频交流49～61Hz峰值与有效值之比等于2，误差±7%。2.实验步骤：根据试验要求进行连线，装上试验终端（30kV以下不需要终端）和终端内介质，然后根据检测回路和标定进行检测回路的标定，然后进行加压测量；果是在高压下标定，先加压到规定值，然后标定，再进行局部放电测量。试验回路必须达到所需要的灵敏度，试验回路的度是指存在干扰背景下仪器能检测出的最小放电量。3.影响局部放电的因素及放电图形分析：影响局部放电特性的多种因素：主要有电压的幅值、电压的波形和频率、电压的作用时间、环境的温度及湿度和气压等，试验结果的分析见下表：河南机电高等专科学校毕业设计/论文8表1.2放电图形及其分析放电图特点放电部位颇为对称的图形脉冲信号静止不动或来回移动电缆绝缘内的气隙中正半周出现几个放大大的脉冲信号负半周出现一些较小的放电脉冲地位导体附近的放电图形类似，但负半周出现大脉冲高压导体附近的放电在放电导体附近这些放电脉冲可以是断续的外施电压负峰值处出现幅值大约相等、彼此间隔相等的脉冲高压尖端周围的电晕外施电压正峰值处出现幅值大约相等、彼此间隔相等的脉冲低压尖端周围的电晕零点附近出现无规则的脉冲带接地噪声4.放电量的计算：只须在试样的一端进行放电量的测试，用测得的偏转值A（mm）计算出放电量q(Pc)：qkA(1-4-3)式中calqka，calq—校准电量；a—注入校准电量对应测量出的偏转数值；A—偏转值。5.试验注意事项：河南机电高等专科学校毕业设计/论文9在实际中，大量的35kV和10kV级的试验用油杯终端。要注意试验的液体媒介（看媒介