电缆和附件型式试验的分析和探讨

顾　斌（挪威船级社（中国）有限公司，上海200336）

电缆和附件型式试验的分析和探讨

顾斌
（挪威船级社（中国）有限公司，上海200336）

DNV GL-Energy，KEMA实验室的中国检查团队近6年在国内进行中压和（超）高压交联聚乙烯绝缘电

力电缆及附件型式试验，对见证的结果进行了分析和探讨，证实了型式试验的重要性。

电缆；电缆附件；型式试验；中压；（超）高压；试验失败率

0　引 言

当今输配电网的趋势是进行长距离和大功率的电能传输，电缆及附件的质量控制显得格外重要。一旦电缆或附件发生故障，除了会引起停电之外，还会造成设备中断和系统失灵，损失巨大。

为了确保电缆和附件的质量，需要通过型式试验来进行验证。对于中压和（超）高压电缆及附件产品，全世界现存很多标准，如IEC、CENELEC和相对应的国家标准。电力公司、电缆和附件制造商可以选择不同的标准，对电缆系统或是单独对电缆和附件进行试验。

DNV GL-Energy，KEMA实验室的中国检查团队自2010年就开始与国家电线电缆质量监督检验中心和中国电科院武汉分院开展合作，进行中压和（超）高压交联聚乙烯绝缘电力电缆及附件型式试验的见证服务。本文对与IEC标准相关的型式试验见证结果进行分析和探讨。

图1为典型的500 kV超高压电缆及附件的型式试验回路布局图。电缆与两个户外终端、两个GIS终端、一个直通接头和一个绝缘接头相连。

图2为典型的20 kV中压电缆型式试验回路布局图。

图1　超高压电缆系统型式试验回路布局图

图2　中压电缆型式试验回路布局图

1　IEC标准要求

1.1 IEC 60502

IEC 60502-2：2014［1］和IEC 60502-4：2010［2］分别适用于额定电压6 kV到30 kV的挤包绝缘电力电缆和附件，对单芯或三芯电缆及附件的结构和试验要求进行了一定的说明。除热循环试验外，IEC60502-2：2014中规定的电缆电气型式试验项目和IEC 60840：2011中规定的基本一致。IEC 60502-2：2014特别要求在冲击试验之后增加4 h的工频耐压试验。

1.2 IEC 60840

IEC 60840：2011［3］适用于额定电压30 kV到150 kV的挤包绝缘电力电缆和附件。新版的IEC 60840：2011中提到的电气型式试验项目基本与新版的IEC 62067：2011保持一致。旧版的IEC 62067：2001中提到的一些电气试验项目已经引入到了新版的IEC 60840：2011中。例如，对于高场强的电缆及附件要求进行系统的型式试验。在导体屏蔽上的计算电场强度不大于8 kV/mm和绝缘屏蔽上的计算电场强度不大于4 kV/mm的情况下，可单独对电缆或附件进行型式试验。

1.3 IEC 62067

IEC 62067：2011［4］适用于额定电压150 kV到500 kV的挤包绝缘电力电缆和附件，要求对高电场强度的电缆及附件一同进行型式试验。除了对最高设备电压≥300 kV的电缆及附件要求进行冲击试验外，IEC 62067：2011规定的电气型式试验项目已与IEC 60840：2011保持一致。

2　数据分析

2.1 数据概览

我们将依据IEC 60502、IEC 60840和IEC 62067标准进行试验的产品归为“中压”和“高压”产品。“中压终端”包括户内和户外终端，“高压终端”包括户外终端和GIS终端，“高压接头”包括直通接头和绝缘接头。

自2010至2015年间，依据IEC相关标准，DNV GL-Energy，KEMA实验室的中国检查团队在国家电线电缆质量监督检验中心和中国电科院武汉分院对大约210个产品进行了型式试验的见证。

图3为不同产品进行型式试验的比例。可以发现，大约15%是中压产品，85%是高压产品。终端产品占多数，电缆和接头试品数量差不多。

图4是依据不同标准对进行型式试验的产品数量的统计。可以发现，近6年的型式试验大部分是依据IEC 62067进行的。

2.2 电缆数据分析

图5是对参与型式试验的电缆数量的统计。可以发现，近6年，平均每年要对5根高压和3根中压电缆进行型式试验的见证。其中，高压电缆占多数，这主要是因为全球市场需要高压电缆来加强主干电网的建设。

图3　不同产品进行型式试验的比例

图4　依据不同标准进行型式试验的产品数量

图5　统计进行型式试验的电缆数量

2.3 电缆附件数据分析

图6是对参与型式试验的电缆附件数量的统计。可以发现，近6年，平均每年要对20多个电缆附件进行型式试验的见证。典型的高压回路包括电缆、两个户外终端（瓷式和/或复合式），两个背对背的GIS终端，一个直通接头和一个绝缘接头。这就使得参与型式试验的高压电缆附件占多数。由于中压电缆附件制造商较少，所以进行型式试验的中压电缆附件较少。

2.4 试验失败率分析

图7是不同产品型式试验失败率的统计。可以发现，电缆附件的试验失败率较高。

高压接头的试验失败率（24%）要比高压终端（13%）高很多。如果接头运行时处于潮湿环境，需要进行IEC 62067：2011和IEC 60840：2011附录G的“接头外保护试验”。此试验既适用于绝缘接头，也适用于直通接头，只是进行的试验项目不同。据统计，大约有40%到50%的接头未能一次性通过“接头外保护试验”。这是高压接头试验失败率偏高的主要原因。

与中压接头（14%）相比，中压终端的试验失败率（20%）偏高。主要原因是一些中压终端产品未能通过模拟实际运行环境的试验，比如盐雾试验和潮湿试验。

与中压终端（20%）相比，高压终端的试验失败率（13%）较低。主要原因是高压终端制造商已经通过设计改进并研究出一定措施来处理高场强问题，可将高压终端的试验失败率降到最低。

由于对中压接头进行的试验较少，无法和高压接头进行有效的对比。

图6　统计进行型式试验的电缆附件数量

图7　不同产品型式试验失败率

3　结束语

由图7可知，有5%～25%的电缆和附件未能一次性通过型式试验。不良安装、材料和制造工艺存在缺陷、电缆和附件的界面场强配合差引起击穿是试验失败的主要原因。

即使在材料和制造工艺上做了很小的改进，也需要考虑重新进行型式试验。

电缆和附件的界面场强配合问题强调了对电缆和附件一同进行型式试验的重要性。就算将已通过型式试验的电缆和附件装配在一起再次进行型式试验，也很难确保该电缆系统就能一次性通过型式试验。

为了确保系统可靠运行，在安装敷设前，建议将电缆和附件配合成系统后进行型式试验。

［1］ IEC 60502-2：2014 Power cab1es with extruded insu1ation and their accessories for rated vo1tages from 1 kV（Um=1.2 kV）uP to 30 kV（Um=36 kV）-Part2：Cab1es for rated vo1tages from 6 kV（Um=7.2 kV）uP to 30 kV（Um=36 kV）［S］.

［2］ IEC 60502-4：2010 Power cab1es with extruded insu1ation and their accessories for rated vo1tages from 1 kV（Um=1.2 kV）uP to 30 kV（Um=36 kV）-Part4：Test requirements on accessories for cab1es with rated vo1tages from 6 kV（Um=7.2 kV）uP to 30 kV（Um=36 kV）［S］.

［3］ IEC 60840：2011 Power cab1es with extruded insu1ation and their accessories for rated vo1tagesabove30 kV（Um=36 kV）uP to 150 kV（Um=170 kV）-Testmethods and requirements［S］.

［4］ IEC 62067：2011 Power cab1es with extruded insu1ation and their accessories for rated vo1tages above150 kV（Um=170 kV）uP to 500 kV（Um=550 kV）-Test methods and requirements［S］

.

Analysis and Discussion of TyPe Tests on Power Cables and Accessories

GU Bin
（DET NORSKE VERITAS（China）Co.，Ltd.，Shanghai200336，China）

The resu1ts of 6 years of tyPe testswitnessing on XPLE insu1ated MV，（E）HV Power cab1es and accessories were ana1yzed and discussed.The resu1ts Proved tyPe tests on cab1es and accessories are crucia1.The tyPe tests were witnessed by the insPection grouP from China，a Part of the DNV GL-Energy，KEMA 1aboratories.

cab1es；cab1e accessories；tyPe tests；medium vo1tage；（u1tra）high vo1tage；fai1ures rate

TM206

A

1672-6901（2016）03-0039-03

2015-08-19

顾 斌（1985-），男，学士.

作者地址：上海市长宁区虹桥路1591号虹桥迎宾馆9号楼［200336］.