1、本科毕业论文（20 届）电力电缆试验方法所在学院 专业班级 电气工程及其自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 哈尔滨理工大学学士学位论文- I -电力电缆试验方法摘要电力电缆主要用于分配和输送电能，具有占地少，受外界影响小、有利于提高电力系统功率因数等优点。电力电缆在电力系统及城市配网中使用广泛，它的绝缘状况直接影响电力系统发、供、配电的安全运行，因此应当按照要求对其进行电气试验，以便及时发现缺陷。本文从试验目的、用途等角度出发，论述了各种试验对电力电缆绝缘检测的必要性；结合国内、外相关试验规程和标准，对试验电压、测试时间、试验温度等参数进行取值；并结合试验原理图和试验装置
2、介绍各试验的试验原理及试验方法。具体内容包括：(1)绝缘电阻测量的直流比较法、电压比较法、电桥法；(2) 局部放电试验的短电缆试验、不接终端阻抗的长电缆试验、接终端阻抗的长电缆试验、采用反射抑制器的长电缆试验、OWTS振荡波法电缆局放测试、 HFCF传感器（脉冲电流法）检测、超低频检测电缆局放技术；(3)交流耐压试验的串联谐振试验、工频串联谐振耐压试验、变频谐振试验方法；(4) 冲击电压试验的耐受冲击电压试验、雷电冲击电压裕度试验。关键词：绝缘电阻测量；局部放电试验；交流耐压试验；冲击电压试验哈尔滨理工大学学士学位论文- II -Testing Methods For Power CableA
3、bstractPower cable is mainly used for distribution and delivery of electricity. It has many advantages, such as little influence of outside and helping to improve the power factor of electric power system, etc. Power cable is widely used in the power system and urban distribution network. The situat
4、ion of Power cables insulation influences electric power system safety operation directly. Therefore, according to the requirements, we should have electrical tests to make sure finding the defect in time.From the test purposes and significance, this paper discusses the necessary of each test in the
5、 detection of power cables; combining with domestic and foreign testing rules and standards, the value of the test voltage, test time, test temperature and other parameters can be got; combining with test schematic and test device test, the test principle and test methods are introduced in here. Top
6、ics include: (1)DC comparative law, voltage comparative law and Bridge method for the insulation resistance test; (2)short cable test, non-terminal long cable test, terminal long cable test, reflex inhibition long cable test, the OWTS shake wave law cable PD test, the detection of HFCF sensor (pulse
7、 current method), ultra-low frequency detection cable PD test for partial discharge test; (3)the 0.1Hz ultra-low frequency withstand test, series resonant test, the power frequency of series resonant withstand voltage test, frequency resonant test for AC withstand voltage test; (4)withstand impulse
8、voltage test and lightning impulse test voltage margin for impulse voltage test.Keywords: insulation resistance test; partial discharge test; AC withstand voltage test; impulse voltage test哈尔滨理工大学学士学位论文- III -目录摘要 .IAbstract.II第 1 章 绪论 .11.1 课题背景 .11.2 电力电缆简史 .11.3 我国电力电缆使用现状和发展状况 .11.3.1 中低压电缆 .11.
9、3.2 高压超高压电缆 .21.4 电力电缆出现故障的原因 .21.5 电力电缆试验的分类 .31.5.1 根据试验目的分类 .31.5.2 根据试验方式和性质分类 .31.6 本文内容 .3第 2 章 绝缘电阻测试 .52.1 测试目的 .52.2 测试中电压与时间的选择 .52.2.1 试验电压 .52.2.2 测试顺序 .52.2.3 测试中的读数时间 .52.3 试样制备 .62.4 直流比较法测绝缘电阻 .62.4.1 直流比较法 .62.4.2 电压-电流法 .72.4.3 电缆的高温下绝缘电阻测试 .82.4.4 试验结果及计算 .82.5 电压比较法测绝缘电阻 .92.6 电桥
10、法测绝缘电阻 .102.6.1 全桥法测绝缘电阻 .102.6.2 半桥法测绝缘电阻 .112.7 注意事项 .122.8 试验记录 .122.9 本章小结 .13第 3 章 局部放电试验 .14哈尔滨理工大学学士学位论文- IV -3.1 测试目的 .143.2 局部放电测试原理 .143.3 试验设备 .143.3.1 试验回路 .143.3.2 确定试验回路的特性 .153.4 试样制备 .193.5 试验程序 .193.5.1 短电缆试验（包括型式试验） .193.5.2 不接终端阻抗的长电缆试验 .203.5.3 接终端阻抗的长电缆试验 .203.5.4 采用反射抑制器的长电缆试验
11、.213.5.5 OWTS 振荡波法电缆局放测试 .213.5.6 HFCF 传感器（脉冲电流法）检测 .223.5.7 超低频检测电缆局放技术 .233.5.8 试验要求 .233.6 注意事项 .233.7 试验设备的校准 .243.8 试验记录 .243.9 附录 .24第 4 章 交流耐压试验 .274.1 试验目的 .274.2 试验设备 .274.2.1 电压及其波形 .274.2.2 容许偏差 .274.3 试样制备 .274.4 交流耐压试验 .284.4.1 串联谐振试验 .284.4.2 工频串联谐振耐压试验 .284.4.3 变频谐振试验 .294.5 试验要求 .304
12、.6 注意事项 .304.7 试验记录 .31第 5 章 冲击电压试验 .325.1 试验目的 .325.2 试验设备 .325.2.1 试验电压 .325.2.2 试验电压的产生 .335.2.3 试验电压的测量和冲击波形的确定 .33哈尔滨理工大学学士学位论文- V -5.2.4 用认可的测量装置校准未认可的测量装置测量 .345.3 试验条件 .345.4 试验要求 .345.5 雷电冲击电压裕度试验 .355.6 注意事项 .35结论 .37致谢 .38参考文献 .39附录 .41哈尔滨理工大学学士学位论文- 1 -第 1 章 绪论1.1 课题背景电力电缆主要用于分配和输送电能。它与架
13、空线路相比造价较高，但具有占地少，受外界影响小、有利于提高电力系统功率因数等优点，所以在目前城市供电等电力线路中，它的比重正在逐步增加 1。1978年初由机械工业出版社首次出版的电线电缆手册（第一册）中，上海电缆研究所高级工程师钱汝立首次在国际上给电线电缆拟定了一个定义，即：电线电缆是用于传输电力、传输信息和实现电磁能量转换的一大类电工产品。它既概括了电线电缆产品所服务的宽广领域，又深刻地揭示了电线电缆在社会中的重要作用。电力电缆在电力系统及城市配网中使用广泛，它的绝缘状况直接影响电力系统发、供、配电的安全运行，因此应当按照要求对其进行电气试验，以便及时发现缺陷 2。另外，当发现电缆故障时，要
14、及时准确地查出故障原因及故障部位，及时予以消除，保证其安全工作，确保电网安全运行。1.2 电力电缆简史电力电缆的使用至今已有百余年历史。1879年，美国发明家T.A.爱迪生在铜棒上包绕黄麻并将其穿入铁管内，然后填充沥青混合物制成电缆。他将此电缆敷设于纽约，开创了地下输电。次年，英国人卡伦德发明沥青浸渍纸绝缘电力电缆。1889年，英国人S.Z.费兰梯在伦敦与德特福德之间敷设了10kV油浸纸绝缘电缆。 1908年，英国建成20kV电缆网。电力电缆得到越来越广的应用。1911年，德国敷设成60kV高压电缆，开始了高压电缆的发展。1913年，德国人M.霍希施泰特研制成分相屏蔽电缆，改善了电缆内部电场分
15、布，消除了绝缘表面的正切应力，成为电力电缆发展中的里程碑。1952年，瑞典在北部发电厂敷设了380kV超高压电缆，实现了超高压电缆的应用。到80年代已制成1100kV、1200kV的特高压电力电缆。1.3 我国电力电缆使用现状和发展状况1.3.1 中低压电缆我国城市化快速发展，城市地价逐年上涨，电缆使用量逐年递增。在市场经济条件下，电缆的采用加大了市场需求。据统计，国家电网公司中压电缆自2007年始每年按10% 以上比例逐年增加。中压电缆经历了从纸绝缘电缆到PVC电缆、XLPE 普通电缆，并向XLPE抗水树电缆发展。而中压附件发展也经历了绕包附件、热收缩附件、预制式附件、冷缩附件，并向插拔式附
16、件方向发展。哈尔滨理工大学学士学位论文- 2 -1.3.2 高压超高压电缆资料统计，国家电网公司高压电缆使用量2007年为4610km ，2008年比2007年增长了20%达到5540km ，而2009年为6610km，2010年为7450km 。在国内电缆设备制造业的技术发展与创新下，我国目前高压电缆及附件已全部实现国产化。在超高压电缆使用上，2008年和2010年分别实现了超过20%的年递增比例。我国超高压电缆目前已全部实现了国产化，但在附件产品上，整个市场的产品存在国产与进口并存现象。1.4 电力电缆出现故障的原因电缆线路常见的故障有机械损伤、绝缘损伤、绝缘受潮、绝缘老化变质、过电压、电
17、缆过热故障等 3。当线路发生上述故障时，应切断故电缆的电源，寻找故障点，对故障进行检查及分析，然后进行修理和试验，待故障消除后，方可恢复供电。电缆故障的最直接原因是绝缘能力降低而被击穿。导致绝缘能力降低的因素很多，归纳起来有以下几种：1. 外力损伤现在相当多的电缆故障都是由于机械损伤引起的。比如，电缆敷设安装时不规范施工，容易造成机械损伤；机械振动使电缆变形，导致弯曲过度，损坏电缆内部绝缘。2. 绝缘受潮这种情况一般发生在直埋或排管里的电缆接头处。电力电缆在伴随电作用带来的热化学及机械作用下，绝缘介质发生物理及化学变化，介质的绝缘水平下降，绝缘受潮；中间接头或终端头因结构密封不好亦可造成绝缘受
18、潮。3. 电缆过热电缆绝缘内部气隙游离造成局部受热，从而使绝缘炭化；安装在电缆密集区、电缆隧道等处的电缆，因散热不良而使绝缘加速损坏；长期超负荷运行时，过高的温度加速绝缘的老化，以致绝缘被击穿。4. 化学腐蚀由于电解作用或化学作用使电缆铅包腐蚀，使保护层失效，绝缘能力降低，导致电缆故障。5.电缆接头故障电缆接头是电缆线路中最薄弱的环节，施工人员剥离半导体时可能会损坏到内绝缘；施工人员在制作电缆接头过程中，如果有接头压接不紧、加热不充分等原因，都会导致电缆头绝缘能力降低，从而引发事故。6. 环境和温度电缆所处的外界环境和热源也会造成电缆温度过高，绝缘击穿，甚至哈尔滨理工大学学士学位论文- 3 -
19、爆炸起火。7.电缆本体的正常老化等其他原因 41.5 电力电缆试验的分类1.5.1 根据试验目的分类根据试验目的，电缆试验可分为四类：例行试验、抽样试验、型式试验和安装敷设后检查及预防性试验。例行试验是制造厂对所有电缆成品均应进行的试验，以证明电缆总体性能，它可发现电缆生产过程中偶然性缺陷，校验电缆产品质量是否与设计要求一致。抽样试验也称特殊试验，它是根据一定取样规则，从一批产品中抽出一部分电缆长度进行的试验。与例行试验目的一样，但因试验手续比较复杂，或在试验过程中可能损坏电缆，故仅取一部分试样进行试验。型式试验主要是对新型式产品作为大量使用前所做的试验。经过型式试验证明该产品能满足运行提出的
20、性能要求，或经过型式试验可以在较短时间确定新产品相对老产品的相对质量和新产品的寿命。除非电缆材料、工艺或设计有变化并可能影响其性能，产品的型式试验不必要重复。敷设后检查及预防性试验，电缆安装敷设完毕后进行检查试验的目的是用来检查电缆安装敷设的质量，在安装敷设过程中是否严重损伤电缆，预防性试验或电缆定期检查试验，主要是用来事先发现电缆使用过程中电缆的损伤，使电缆能及时修理和调换，以免发生意外停电事故或引起更大的故障 5。1.5.2 根据试验方式和性质分类电缆试验按实验方式分类可分为：在线试验和离线试验两类；按试验性质分类可分为：破坏性试验和非破坏性试验两类。选择试验项目和试验方法是，首先必须考虑试验的等效性、有效性和可靠性，同时还必须考虑试验场地、试验条件、试验设备的体积和重量以及运输储存等诸多限制因素。因此，世界各国研究机构和实验室提出了许多不同离线和在线的试验方法和手段。1.6 本文内容现行电缆线路的电气试验大致有：冲击电压试验、直流耐压和泄漏电流试验、工频耐压试验、测量绝缘电阻、绝缘油试验、局部放电试验、0.1 Hz超低频试验、交流变频谐振试验等。目前，电力部门对于不同电压等级和不同类型的电力电缆线路的试验方法和试验内容也不尽相同。本文主要介绍了绝缘电阻测量、局部放电试验、交流耐压试验、冲击哈尔滨理工大学学士学位论文- 4 -电压试验。
