電纜和附件型式試驗的分析和探討

顧　斌（挪威船級社（中國）有限公司，上海200336）

電纜和附件型式試驗的分析和探討

顧斌
（挪威船級社（中國）有限公司，上海200336）

DNV GL-Energy，KEMA實驗室的中國檢查團隊近6年在國內進行中壓和（超）高壓交聯聚乙烯絕緣電

力電纜及附件型式試驗，對見證的結果進行了分析和探討，證實了型式試驗的重要性。

電纜；電纜附件；型式試驗；中壓；（超）高壓；試驗失敗率

0　引 言

當今輸配電網的趨勢是進行長距離和大功率的電能傳輸，電纜及附件的質量控制顯得格外重要。一旦電纜或附件發生故障，除了會引起停電之外，還會造成設備中斷和系統失靈，損失巨大。

為了確保電纜和附件的質量，需要通過型式試驗來進行驗證。對于中壓和（超）高壓電纜及附件產品，全世界現存很多標準，如IEC、CENELEC和相對應的國家標準。電力公司、電纜和附件制造商可以選擇不同的標準，對電纜系統或是單獨對電纜和附件進行試驗。

DNV GL-Energy，KEMA實驗室的中國檢查團隊自2010年就開始與國家電線電纜質量監督檢驗中心和中國電科院武漢分院開展合作，進行中壓和（超）高壓交聯聚乙烯絕緣電力電纜及附件型式試驗的見證服務。本文對與IEC標準相關的型式試驗見證結果進行分析和探討。

圖1為典型的500 kV超高壓電纜及附件的型式試驗回路布局圖。電纜與兩個戶外終端、兩個GIS終端、一個直通接頭和一個絕緣接頭相連。

圖2為典型的20 kV中壓電纜型式試驗回路布局圖。

圖1　超高壓電纜系統型式試驗回路布局圖

圖2　中壓電纜型式試驗回路布局圖

1　IEC標準要求

1.1 IEC 60502

IEC 60502-2：2014［1］和IEC 60502-4：2010［2］分別適用于額定電壓6 kV到30 kV的擠包絕緣電力電纜和附件，對單芯或三芯電纜及附件的結構和試驗要求進行了一定的說明。除熱循環試驗外，IEC60502-2：2014中規定的電纜電氣型式試驗項目和IEC 60840：2011中規定的基本一致。IEC 60502-2：2014特別要求在沖擊試驗之后增加4 h的工頻耐壓試驗。

1.2 IEC 60840

IEC 60840：2011［3］適用于額定電壓30 kV到150 kV的擠包絕緣電力電纜和附件。新版的IEC 60840：2011中提到的電氣型式試驗項目基本與新版的IEC 62067：2011保持一致。舊版的IEC 62067：2001中提到的一些電氣試驗項目已經引入到了新版的IEC 60840：2011中。例如，對于高場強的電纜及附件要求進行系統的型式試驗。在導體屏蔽上的計算電場強度不大于8 kV/mm和絕緣屏蔽上的計算電場強度不大于4 kV/mm的情況下，可單獨對電纜或附件進行型式試驗。

1.3 IEC 62067

IEC 62067：2011［4］適用于額定電壓150 kV到500 kV的擠包絕緣電力電纜和附件，要求對高電場強度的電纜及附件一同進行型式試驗。除了對最高設備電壓≥300 kV的電纜及附件要求進行沖擊試驗外，IEC 62067：2011規定的電氣型式試驗項目已與IEC 60840：2011保持一致。

2　數據分析

2.1 數據概覽

我們將依據IEC 60502、IEC 60840和IEC 62067標準進行試驗的產品歸為“中壓”和“高壓”產品。“中壓終端”包括戶內和戶外終端，“高壓終端”包括戶外終端和GIS終端，“高壓接頭”包括直通接頭和絕緣接頭。

自2010至2015年間，依據IEC相關標準，DNV GL-Energy，KEMA實驗室的中國檢查團隊在國家電線電纜質量監督檢驗中心和中國電科院武漢分院對大約210個產品進行了型式試驗的見證。

圖3為不同產品進行型式試驗的比例。可以發現，大約15%是中壓產品，85%是高壓產品。終端產品占多數，電纜和接頭試品數量差不多。

圖4是依據不同標準對進行型式試驗的產品數量的統計。可以發現，近6年的型式試驗大部分是依據IEC 62067進行的。

2.2 電纜數據分析

圖5是對參與型式試驗的電纜數量的統計。可以發現，近6年，平均每年要對5根高壓和3根中壓電纜進行型式試驗的見證。其中，高壓電纜占多數，這主要是因為全球市場需要高壓電纜來加強主干電網的建設。

圖3　不同產品進行型式試驗的比例

圖4　依據不同標準進行型式試驗的產品數量

圖5　統計進行型式試驗的電纜數量

2.3 電纜附件數據分析

圖6是對參與型式試驗的電纜附件數量的統計。可以發現，近6年，平均每年要對20多個電纜附件進行型式試驗的見證。典型的高壓回路包括電纜、兩個戶外終端（瓷式和/或復合式），兩個背對背的GIS終端，一個直通接頭和一個絕緣接頭。這就使得參與型式試驗的高壓電纜附件占多數。由于中壓電纜附件制造商較少，所以進行型式試驗的中壓電纜附件較少。

2.4 試驗失敗率分析

圖7是不同產品型式試驗失敗率的統計。可以發現，電纜附件的試驗失敗率較高。

高壓接頭的試驗失敗率（24%）要比高壓終端（13%）高很多。如果接頭運行時處于潮濕環境，需要進行IEC 62067：2011和IEC 60840：2011附錄G的“接頭外保護試驗”。此試驗既適用于絕緣接頭，也適用于直通接頭，只是進行的試驗項目不同。據統計，大約有40%到50%的接頭未能一次性通過“接頭外保護試驗”。這是高壓接頭試驗失敗率偏高的主要原因。

與中壓接頭（14%）相比，中壓終端的試驗失敗率（20%）偏高。主要原因是一些中壓終端產品未能通過模擬實際運行環境的試驗，比如鹽霧試驗和潮濕試驗。

與中壓終端（20%）相比，高壓終端的試驗失敗率（13%）較低。主要原因是高壓終端制造商已經通過設計改進并研究出一定措施來處理高場強問題，可將高壓終端的試驗失敗率降到最低。

由于對中壓接頭進行的試驗較少，無法和高壓接頭進行有效的對比。

圖6　統計進行型式試驗的電纜附件數量

圖7　不同產品型式試驗失敗率

3　結束語

由圖7可知，有5%～25%的電纜和附件未能一次性通過型式試驗。不良安裝、材料和制造工藝存在缺陷、電纜和附件的界面場強配合差引起擊穿是試驗失敗的主要原因。

即使在材料和制造工藝上做了很小的改進，也需要考慮重新進行型式試驗。

電纜和附件的界面場強配合問題強調了對電纜和附件一同進行型式試驗的重要性。就算將已通過型式試驗的電纜和附件裝配在一起再次進行型式試驗，也很難確保該電纜系統就能一次性通過型式試驗。

為了確保系統可靠運行，在安裝敷設前，建議將電纜和附件配合成系統后進行型式試驗。

［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］

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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

顧 斌（1985-），男，學士.

作者地址：上海市長寧區虹橋路1591號虹橋迎賓館9號樓［200336］.