高压电力电缆试验方法与检测技术探讨

引言

在电力行业，电力电缆绝缘性能的优劣是影响电网安全可靠运行的核心因素之一。因此，开展电力电缆绝缘特性测试技术研究尤为重要。传统的检修维护模式往往侧重于事后维修，即在设备出现故障后才进行维修，这种响应滞后的模式存在维修成本高、维修时间长、影响电力供应稳定性等缺点。因此，探索以可靠性为基础，通过预防性试验和状态监测等技术手段，及时发现并处理设备潜在故障，提高装备的可靠性及安全性，已经成为目前电力行业提升资产效能和运行安全的关键课题。

1、电力电缆老化和故障机理

电力电缆敷设投运之后，绝缘材料会因为长期受到电应力（工频电压、操作过电压、雷电过电压）、热应力（导体损耗、介质损耗、环境温升）、机械应力（敷设牵引、振动、外力挤压冲击），以及环境因素（水分、化学腐蚀、紫外辐射）的多场耦合共同作用而逐渐劣化，这种老化过程会降低电缆绝缘材料的电气性能和机械性能，极端情况下可能会导致绝缘层发生击穿故障。

具体表现为：1.电热老化：由于电缆线路负荷过重或通道内散热不良，可能会导致导体温度异常升高，加速绝缘老化，降低绝缘强度，最终造成电缆损伤。2.机械损伤：在电缆的施工与安装阶段，外力挤压、撞击或过度弯曲都可能对电缆造成外部损伤甚至导致其机械性能甚至结构发生改变，这些损伤和变化可能会形成故障隐患点。3.绝缘受潮：电缆的护套破损、密封不良（尤其在终端或接头处）因环境潮湿导致水分侵入，电缆绝缘层受潮，加速电气和机械老化，影响电缆的长期可靠运行。4.过电压：系统操作过电压或雷电冲击过电压超过电缆绝缘水平，可能导致电缆瞬时击穿或累积性损伤。为了预防潜在的故障风险，应利用科学的检测方法和有效的监测技术，对电缆的状态进行评估，以便提前采取措施，避免故障的发生。

2、高压电力电缆试验方法与检测技术研究

2.1、交流耐压试验

交流耐压试验是评估电缆绝缘系统承受其额定工作电压及一定过电压能力的直接方法，尤其适用于新敷设电缆的验收试验及大修后试验。主要采用工频串联谐振或变频串联谐振装置进行。试验依据相关标准（如GB/T 3048.8）施加相关产品标准中规定的电压值（如 3.5U₀⟩ ），并持续规定时间（如 30min ）,如有必要，试验中还需监测局部放电量，要求电缆在试验期间无闪络、无击穿现象，无超过声明灵敏度的可检测的放电。该试验能有效发现绝缘子的集中缺陷（如制造缺陷、安装损伤）。

2.2、直流耐压试验

直流耐压试验曾广泛用于交联聚乙烯（XLPE）电缆的预防性试验，主要测量绝缘电阻和非金属护套的电气试验，其优点是设备容量小、重量轻、携带方便。使用兆欧表依次对各相线芯进行绝缘电阻测量，测量某一相的时候，应该确保其他两相及金属套良好接地（其他两相指三相电缆系统中除当前测量的一相的另外两相，金属套为电缆的接地部分），以确保电缆的绝缘电阻不小于规定值。绝缘电阻的大小决定了电缆绝缘材料的质量和受潮程度，是评价电缆绝缘状态的关键参数。 应按照有关规范、标准开展预防性试验，保证检测结果准确可靠。同时，还要有针对性地制订检修与维护计划，根据电缆实际运行情况及历史检修记录来进行检修。针对运行年限较长、故障率较高的电缆线路，应缩短检修维护周期，并加强预防性试验及状态监视，及时发现并处理潜在故障[3]。

2.3、 热性能检测

在电缆运行过程中，如果遇到线路过载、连接点接触不良、绝缘性能下降等问题，不仅会加速电缆绝缘材料的老化，还可能引发热击穿现象。因此，温度升高被认为是电缆线路非正常工作状态的关键因素之一，温度监测成为评估电缆线路运行状况的重要方法。温度监测主要依赖于传感器系统来捕获与温度相关的数据。国内外的电缆温度测量技术主要包括电信号测温、红外测温、光纤测温和无源无线测温等。电信号测温技术已经相当成熟，如热电偶能够将温度变化转换为热电势信号，而热敏电阻则能够将温度变化转化为电阻的变化。这些技术因结构简单、高灵敏度和低成本等优势而受到青睐，但在抗电磁干扰和电气隔离方面存在一定的挑战，在一定程度上影响了其测量结果的可靠性[4]。

3、案例分析

3.1 案例一：某500kV 高压电缆线路在投运前采用变频谐振交流耐压试验系统进行试验（ ）。试验过程中监测局部放电量，数据显示某 GIS 终端处放电量显著超标。经解体检查，确认为应力锥内部存在微小气隙缺陷。处理后复测，PD 量降至背景水平，有效规避了投运后可能发生的击穿事故。

3.2 案例二：某城市电网 110kV 电缆线路运行 5 年后，通过红外热成像巡检发现一处中间接头温度异常。初步判断存在接触不良或内部缺陷，进一步检测确认存在局部放电信号。及时更换接头后，复测温度及局放正常，避免了电缆故障扩大。这一案例表明，多种检测技术的综合应用能有效提高故障诊断的准确性。

3.3 设备与人员要求

试验设备的精度、量程、抗干扰能力和定期校准状态（符合 ISO/IE 17025 要求）是保证检测数据准确可靠的基础。，操作人员需经过专业培训、熟练掌握设备操作、安全规程、信号解读和诊断方法，操作人员的技能和经验对复杂缺陷的识别至关重要 [5]。

结束语

高压电力电缆的试验与检测技术是保障电网安全运行的核心支撑。传统的工频/变频交流耐压试验仍是验证新电缆绝缘强度的“金标准”，而局部放电检测和现代无损检测技术则能更早发现潜在缺陷。实际应用中，应根据电缆类型、电压等级、运行年限、历史故障及检测目标（验收、诊断、评估），科学选择单一或组合的检测方法。未来，高压电缆检测技术将深度融合传感器技术、先进信号处理技术和人工智能的发展，向智能化、自动化、高精度、高可靠、多功能集成方向发展。构建基于大数据分析的电缆状态评估与寿命预测模型，实现从“计划检修”到“状态检修”乃至“预测性维护”的转变，是提升高压电缆资产管理水平与电网韧性的必然趋势

参考文献：

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[2] 陈孔华, 傅振兴. 高压电力电缆试验方法与检测技术分析[J]. 大众标准化,2024,(18):172-174.

[3] 樊 达 . 高 压 电 力 电 缆 试 验 方 法 与 常 用 检 测 技 术 研 究 [J]. 科 技 视界,2024,14(20):64-67.

[4]黄肖为,张玉成,洪晓东,等.110 kV 平滑铝套电缆缓冲层特性及其电气性能研究[J].科技创新与应用,2024,14(19):51-55.

[5]朱家豪,袁玲,吴川彬,等.激光超声在高压电缆检测中的应用研究[J].激光技术,2025,49(02):263-270.