摘 要：本文列举了交联电缆直流耐压试验的缺点，论述了变频谐振系统进行高压电力电缆谐振耐压试验的基本原理，并介绍了浙江省交联电缆交流耐压试验标准。通过多年采用变频谐振系统在工程实践中的经验，总结了电缆交流耐压试验时的技术要点。

一、前言

电力电缆经常作为发电厂、变电所及工矿企业的动力引入（或引出）线，在城乡电网中大量使用，在国际和国内已有越来越多的交联聚乙烯绝缘的电力电缆替代原有的充油油纸绝缘的电力电缆。交联电缆在投运前的试验项目上由于被试设备容量较大的原因，有的地方仍在沿袭使用直流耐压的试验方法。近年来国际、国内的很多研究机构的研究成果表明直流试验对交联聚乙烯电缆有不同程度的损害。为保障交联电缆的安全运行，浙江省电业局对电缆的交接和预防性试验做出了新的规定，即用交流耐压试验替代原来的直流耐压试验，以避免直流试验对电缆造成损伤，保证电缆安全可靠运行。

二、交联电缆直流耐压试验的缺点

高电压试验技术的一个通用原则：试品上所施加的试验电压场强必须模拟高压电器的运行工况。高电压试验得出的通过或不通过的结论要代表高压电器中的薄弱点是否对今后的运行带来危害。这就意味着试验中的故障机理应与电器运行中的机理有相同的物理过程。按照此原则，交联电缆进行直流耐压试验的问题主要表现在以下几个方面：

1、直流电压下，电场强度是按照电阻率分布的，而交联聚乙烯电缆绝缘层中的材料含有很多成分，其电阻率分布是不均匀的，同时电阻率受温度等因素影响比较大，所以在直流电压下，交联聚乙烯电缆绝缘层中的电场分布是不均匀的，这就可能在直流试验过程中出现绝缘层有的地方电场很强，有的地方电场却比较弱的情况，导致局部绝缘击穿，在运行中引起事故。

2、电缆在直流电压下会产生“记忆”效应，存储积累单极性残余电荷。一旦有了由于直流耐压试验引起的“记忆性”，需要很长时间才能将这种直流电压释放。电缆如果在直流残余电荷未完全释放之前投入运行，直流电压便会叠加在工频电压峰值上，使得电缆上的电压值远远超过其额定电压，从而有可能导致电缆绝缘击穿。

3、交联聚乙烯电缆的直流耐压试验，由于空间电荷的效应，绝缘中的实际电场强度最高可达电缆绝缘工作电场强度的十几倍，所以即使电缆在通过了直流耐压试验不发生击穿，也会引起绝缘的严重损伤。

4、直流耐压试验所施加的直流电压电场强度分布状况与运行中的交流电压电场强度分布状况不同，直流耐压试验并不能模仿运行状态下电缆承受的过电压，而且也不能有效的发现电缆本身及电缆接头和施工工艺上的缺陷。

5、直流耐压试验有一定的积累效应，能加速绝缘老化，且试验时易发生闪络或击穿。

实践也表明，直流耐压试验不能有效发现交流电压作用下的某些缺陷，如在电缆附件内，绝缘若有机械损伤等缺陷，在交流电压下绝缘最易发生击穿的地点，在直流电压下往往不能击穿。直流电压下绝缘击穿处往往发生在交流工作条件下绝缘平时不发生击穿的地点。

三、电缆交流耐压试验工作原理和试验设备的组成

在1980年前后，国外电力部门发现了直流耐压试验对橡塑绝缘是无效的且具有危害性。国际大电网会议通过深入广泛的研究对XLPE电缆改用交流耐压试验达成共识，并颁发了《试验导则》，在全世界范围内广泛推广应用。

由于电缆的电容量较大，采用传统的工频试验变压器很笨重、庞大，且大电流的工作电源在现场不易取得。因此一般都采用串联谐振交流耐压试验设备。其输入电源的容量能显著降低，重量减轻，便于使用和运输。初期多采用调感式串联谐振设备（50Hz），但存在自动化程度差、噪音大等缺点。因此现在大都采用调频式（30～300Hz）串联谐振试验设备，可以得到更高的品质因数（Q值），并具有自动调谐、多重保护、以及低噪音、灵活的组合方式（单件重量大为下降）等优点。

(1)变频串联谐振的基本原理就是一个基本的LC串联谐振回路，如图1。要使回路发生谐振，有很高的输出电压，回路中的容抗与感抗必须相等。

即：

根据上式可知，要使上式成立，回路发生谐振，可以调整三个变量，即频率、电感或电容。变频串联谐振就是改变Us的频率使LC串联回路发生谐振而输出高电压。

图1为串联谐振的等值电路图

L为电感，C为电容（包括被试电容、电容分压器、高压试验回路电容）

(2)变频串联谐振耐压试验设备由变频电源、励磁变压器、高压电抗器、高压分压器四部分组成。

图2是变频串联谐振耐压试验设备工作原理。

变频电源VF提供频率和幅值都可调节的电压，由励磁变压器经过初步升压后，通过谐振电抗器L(试验时所使用的高压电抗器组，它可以由两个或者更多个高压电抗器组成)和回路的电容C(即图2中的电容分压器Cf和试验Cx)之间发生谐振，在试品上得到谐振电压。通过改变变频电源的输出频率，使回路处于串联谐振状态；调节变频电源的输出电压幅值，使试品上的电压达到试验所要求的电压。

四、浙江省交联电缆交流耐压交接和预试标准

我们自2005年采用变频谐振试验设备进行35kV交联电缆试验以来，至今已经6年了。在多年应用变频谐振系统，已经较好地掌握电缆交流耐压试验的技术要点，总结如下：

1、谐振电源产品大多都是高压试验设备，要求由高压试验专业人员使用，使用前应仔细阅读使用说明书，并经反复操作训练。

2、操作人员应不少于2人。使用时应严格遵守本单位有关高压试验的安全作业规程。

3、为了保证试验的安全正确，除必须熟悉本产品说明书外，还必须严格按国家有关标准和规程进行试验操作。

4、联接线不能接错，特别是接地线不能接错。否则可导致试验装置损坏。

5、本装置使用时，输出的是高电压或超高电压，必须可靠接地，注意操作安全距离。

6、串联谐振试验系统是利用谐振电抗器与被试品谐振产生高电压的，也就是说，能不能产生高电压主要是看试品与谐振电抗器是否谐振，所以，试验人员在分析现场不能够产生所需高电压时，应该分析什么破坏了谐振条件，回路是否接通等。

7、串联谐振试验系统的励磁变压器有特定的电压和电流要求，在选用代替品时，一定要考虑电压和电流，不能采用只是容量相同的普通的试验变压器。

六、参考文献：

1、GB50168-2006《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》

2、DL/T596－96《电力设备预防性试验规程》

3、GB50150-2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》

4、《电力电缆试验及检测技术》韩伯锋  编著   中国电力出版社   2007年6月

5、《电力电缆故障测试方法与案例分析》朱启林等编著  机械工业出版社2008年1月

6、《电气技术丛书35kV及以下电力电缆技术》丁雪峰，郑先锋，郑梅编著

化学工业出版社2008年7月

7、《电缆故障分析与测试》张栋国主编 中国电力出版社2005年9月

8、《电力电缆实用技术》于景丰，赵锋 编著   水利水电出版社2003年1月

作者简介：

1、徐泽宏，男，工程师，从事电气设备绝缘监督管理工作。

2、曾  萍，女，高压试验班班长，从事电气设备高压试验工作。