为什么35kV交联电缆敷设后直流耐压试验时泄漏电流偏大?

为什么35kV交联电缆敷设后直流耐压试验时泄漏电流偏大?

湖南湘能电工股份有限公司 蒋志红

1、引言

直流耐压及泄漏电流试验是中压交联聚乙烯(XLPE）绝缘电力电缆敷设、安装完毕后，所要进行的试验项目，其目的是为了考核电缆施工、安装质量。但是，在进行该项试验时，如果电缆端部处理方式不当，往往会对试验结果产生影响，引发不必要的产品质量纠纷和麻烦。 2、电缆端部的电场特性

众所周知，在进行电力电缆的电气绝缘性能试验时，事先要对电缆端头进行处理，电缆电压等级越高，这种处理要求越严格，对中压XLPE电缆而言，就需对电缆端头的外半导电层进行一定长度的切削，但由此却改变了电缆端部的电场分布，具体情况如下： (1）引起电缆端部屏蔽切断处电场集中，是电缆试验及运行中击穿的薄弱环节。

(2）附加了沿绝缘表面的轴向电场，存在沿绝缘表面的放电现象。 经过上述处理的交联电缆端部，如在试验时，不配用合适的试验终端对弱点进行补强改善，消除端部表面泄漏影响，而直接进行直流耐压及泄漏电流试验，很容易产生不正确的测试结果，误判电缆敷设安装或生产制造过程存在质量问题。

3、相关试验案例分析 3.1 问题的由来

我公司曾于2007年7月向河南林县发电厂售出了一批交联电缆产品，其电缆型号规格为：YJV-26/35 1×185；长度为2645m，分成三段，每根约二百多米，余线作库存。

在该批电缆售出10天后，就接到用户信息反馈，反映3根电缆在敷设安装后进行直流耐压及泄漏电流试验过程中，普遍存在泄漏电流偏大情况，具体如下：

(1)试验电压升至78kV(3Uo）时，泄漏电流高达120~150μA。 (2)施加试验电压5min后的泄漏电流明显地比1min测量值大，例如，加压1min时为121μA;5min时增至146μA。 (3）升压过程中，泄漏电流随电压升高而急剧上升。

根据上述测试情况，用户怀疑我厂电缆产品存在质量问题，并要求索赔退货。在获悉这一情况后，我厂随即对这批电缆产品的出厂试验情况进行了追溯，其出厂试验项目和结果见表1。 从表1可知，产品不存在制造质量的问题，如果用户能按照正常的工艺施工，应不会出现质量问题。

表1 型号YJV-26/35kV lX185电缆出厂试验的结果 试验项目

参照标准

试验条件

试验要求 试验结果 ≤10pC

1-3pC

局部放电 GB/T12706- 交流45kV

(1.73Uo)试验 2002

91kV，5min

不击穿

通过

交流电压 GB/T12706- (3.5Uo)试验

3.2 问题的分析

为了查明问题产生的原因，公司委派笔者到该厂进行现场处理。到达施工现场后我们对电缆的敷设施工情况进行了查看，并对其中的一根电缆按照用户的试验方法进行了复试观察，相关情况如下:

(1)敷设安装情况:3根电缆水平、平行敷设于同一个电缆沟内，经巡线检查，未发现电缆外观有施工损伤现象，排除了电缆施工安装质量问题。 (2)复试试验步骤:

1)将电缆两端外半导电层剥切的70Cm参照电缆附件制作时，终端外半导电层切削长度)，用无水酒精清洁绝缘表面;2)将剥除了外半导电层的电缆两端头用绝缘支架托起，并距地面约40em，两端裸露在空气中;3)试验设备不接电缆，空载升压观察设备杂散电流为1µA;4)将高压引线与电缆导电线芯相接，铜带屏蔽、钢带铠装和试验设备地线分别可靠的接地;5)平缓升压至试验电压78kV(3Uo)的0.25，0.5，0.75，1.0倍，测试泄漏电流(见表2);6)将电压降至零，放电完毕后，关闭试验电源。

2002

表2 型号YJV-26/35kV 1X185电缆复试的试验结果

直流试验 电压/kV 20 39 59 78

3.3 复试过程中试验现象的观察

(1)随着电压的逐渐升高，电缆端部绝缘表面、高压引线表面及高压引线与导电线芯连接处，开始出现丝丝的放电声，电压越高，放电声越大。

(2)当电压超过大约40kV后并继续升压，发现泄漏电流有一个迅速增大的过程。

（3）电压升到78kV进行耐压试验时，微安表指针摆动幅度较大，持续时间5min时，泄漏电流可达150µA。

(4)电压升到78kV持续5min泄漏电流明显大于1min的测试值，并有继续上升的趋势。

复试结果与用户反映的情况基本一致，从试验结果看，似乎电缆存在质量问题。但升压过程中电缆端部的放电现象却引起了我们的高度重视，根据我厂进行局部放电试验的实践经验可知，对于

1min 6 26 48 121

不同时间的泄漏电流/µA 2min / / / 130

3min / / / 133

4min / / / 140

5min / / / 146

26/35kV级交联电缆，端部切削外半导电层约20mm，如不使用试验终端，而将线芯直接与高压线连接，裸露在空气中升压(交流电压)，也会出现上述的类似现象，但电缆端头接入试验终端后，这种现象完全可以避免和消除。 3.4 验证试验

为了验证上述分析的正确性，笔者回公司后随即对同样等级的电缆进行对比试验将电缆两端外屏蔽层剥切约20cm，并将我厂局部放电试验专用35kV级油杯型试验终端安装在电缆端部，然后注入变压器油，将屏蔽切口浸没，最后施加直流电压，并观察泄漏电流的变化情况如下:

(1)升压过程中泄漏电流变化几乎为零，波动范围只有1~2µA; (2)试验电压78kV时，持续5min时的地漏电流为1µA;lmin时也只有4µA，由此可见，持续5min时泄漏电流明显小于1min时的泄漏电流;

(3)升压过程中，泄漏电流元迅速增加现象，也无异常放电现象。相应的测试数据见表3。

表3 型号YJV-26/35kV 1X185电缆安装试验终端后试验结果

直流试验 电压/kV 20

1min /

不同时间的泄漏电流/µA 2min /

3min /

4min /

5min /

39 59 78

/ 2 4

/ / 3

/ / 2

/ / 2

/ / 2

从表2、表3使用试验终端前后测试数据的对比情况及整个事件调查处理过程的分析，最终可确认造成我厂出售的交联电缆敷设安装后直流耐压试验过程中泄漏电流偏大原因是:用户对交联电缆端部屏蔽层切削后引起电场集中的现象认识不清，未采用试验终端来加以改善，从而导致试验过程中电缆端部发生电晕放电、对地的杂散电流的产生，以及沿绝缘表面泄漏电流的产生。而我们需测试的仅仅是电缆绝缘的径向泄漏电流，即体积泄漏电流。正是由于这两种电流的产生造成了测试结果偏大，导致用户对我厂产品质量的误判。

采用油杯型试验终端后可降低电缆端头的泄漏电流值和改善电场分布的主要原因是:油杯内变压器油消除了电缆端部泄漏电流影响，而油杯内应力锥则可改善屏蔽切口处电场集中现象，降低了试验过程中对地杂散电流的影响，保证了测试数据的正确性、科学性。因此，在中高压交联电缆敷设安装试验中，只有采取有效措施改善电缆端部电场集中现象，才能获取正确的试验结果和结论。 4、结束语

实践证明:对交联电缆端头外半导电屏蔽层剥切一定长度，直接进行10kV交联电缆直流耐压和泄漏电流试验是可行的，但对35kV

交联电缆是万万不行的。建议用户在进行35kV交联电缆的直流耐压泄漏电流试验时，必须对电缆端部采取措施，如:配置试验终端，或安装电缆终端后再进行测试，这样才能保证试验结果的准确性