电缆交流耐压试验原理及常用试验设备

试验目的

交流耐压试验的主要目的是检测电缆主绝缘在长时间工作电压及过电压下的绝缘强度。它能有效发现电缆本体、终端头、中间接头等存在的绝缘缺陷（如气隙、裂纹、杂质、受潮、安装损伤等），是确保电缆安全投运和运行的重要手段。

试验原理

在工频交流电压下，电缆的绝缘结构承受的电场分布与实际运行情况完全一致。通过施加一个高于额定工作电压、并持续一定时间的试验电压，可以：

模拟过电压：检验绝缘在系统过电压（如操作过电压）下的承受能力。

暴露弱点：如果绝缘存在薄弱点，在持续的高场强下，缺陷会发展并导致击穿或显著泄漏电流增大，从而被检测出来。

非破坏性（对于合格品）：对于绝缘良好的电缆，试验电压在绝缘裕度范围内，不会造成损伤。

主要试验方法（针对中高压电缆）

由于工频电源容量要求极高，现场常采用谐振交流耐压试验系统来减小电源容量，主要有三种方式：

串联谐振试验系统（常用）

原理：利用可调电抗器与被试电缆的电容构成串联谐振回路。

优点：电源容量仅为试品容量的1/Q（Q为品质因数，通常为20-80），设备轻量化；输出电压波形好。

应用：适用于长距离、大电容的电缆试验。

变频串联谐振试验系统（主流方法）

原理：在串联谐振基础上，通过变频电源（通常30-300Hz）调节频率使回路谐振。

优点：谐振频率可调，适用范围广；重量和体积比工频设备小很多；符合IEC和国家标准（允许使用20-300Hz交流耐压）。

应用：目前现场最主流的试验方法，特别适合GIS、发电机、电缆等大电容试品。

工频谐振试验系统

原理：使用工频（50/60Hz）直接谐振。

特点：设备体积相对较大，但对某些严格要求的场合仍在使用。

试验标准与要求（以GB/T 50150为例）

试验电压和时间的选取遵循国家标准和设备技术规范。以下是常见参考：

电压等级：通常为 2~2.5倍 系统相电压（U0）。

例如，对于10kV电缆（U0=8.7kV），试验电压一般为 2U0=17.4kV 或更高，具体看规程。

频率范围：推荐使用 20Hz~300Hz 的交流电压。

试验时间：

交接试验（新安装后）：通常为 60分钟。

预防性试验（运行中）：通常为 5分钟。

判据（合格标准）：

不发生击穿：试验过程中无闪络、击穿现象。

泄漏电流稳定：在规定的试验电压和时间下，泄漏电流应稳定且无异常周期性波动。

三相不平衡度：各相泄漏电流不平衡系数不应大于2（具体参照标准）。

无异常发热：终端头等部位无明显发热。