交聯(lián)電纜測試：保障電力傳輸安全與可靠性的核心環(huán)節(jié)

交聯(lián)聚乙烯(XLPE)絕緣電纜因其優(yōu)異的電氣性能、良好的熱穩(wěn)定性和較高的機(jī)械強(qiáng)度，已成為中高壓電力傳輸?shù)闹髁姟Ｈ欢?，電纜性能的最終保障，離不開貫穿設(shè)計、生產(chǎn)和敷設(shè)運(yùn)行全過程的嚴(yán)格測試體系。這些測試構(gòu)成了確保電纜長期安全、穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵防線。

一、 材料與組件的基礎(chǔ)驗證：構(gòu)筑品質(zhì)基石

• 聚合物材料性能測試：
  • 熔融指數(shù)(MFI)： 評估基礎(chǔ)聚乙烯樹脂的可加工性及批次一致性。
  • 氧化誘導(dǎo)期(OIT)： 測量材料在高溫下的抗氧化能力，預(yù)測長期熱穩(wěn)定性。
  • 密度測定： 確認(rèn)聚合物密度符合標(biāo)準(zhǔn)要求，與電氣、機(jī)械性能相關(guān)。
• 半導(dǎo)電層性能測試：
  • 電阻率： 測量導(dǎo)體屏蔽和絕緣屏蔽的體積電阻率和表面電阻率，確保其在運(yùn)行溫度下能有效均化電場并平滑導(dǎo)體表面，避免局部放電。
• 金屬屏蔽與鎧裝測試：
  • 直流電阻： 驗證金屬屏蔽/鎧裝的導(dǎo)電性能，確保短路電流容量滿足設(shè)計要求。
  • 結(jié)構(gòu)尺寸與連續(xù)性： 檢查銅絲/銅帶屏蔽的節(jié)距、覆蓋率或厚度，以及鎧裝層的完整性。

二、 生產(chǎn)過程的關(guān)鍵監(jiān)控：防患于未然

• 絕緣與屏蔽層厚度測量： 使用在線或離線測徑儀、顯微鏡切片等方法，確保各層厚度均勻且在公差范圍內(nèi)。
• 偏芯度檢測： 監(jiān)控絕緣層相對于導(dǎo)體位置的同心度，防止電場分布不均。
• 擠出表面質(zhì)量檢查： 目視或儀器檢查絕緣和屏蔽層表面是否存在雜質(zhì)、凹陷、凸起等缺陷。

三、 成品電纜的核心性能檢驗：全面把關(guān)

• 電氣性能測試：
  • 導(dǎo)體直流電阻： 驗證導(dǎo)體截面尺寸和材料導(dǎo)電性符合標(biāo)準(zhǔn)。
  • 電壓試驗： 包括 工頻交流耐壓試驗 (驗證絕緣承受運(yùn)行電壓的能力)、 直流耐壓試驗 (主要用于檢查水樹枝化傾向或現(xiàn)場敷設(shè)后測試，但應(yīng)用逐漸減少) 以及 沖擊電壓試驗 (模擬雷電或操作過電壓，考驗絕緣沖擊強(qiáng)度)。
  • 局部放電(PD)測試： 至關(guān)重要的測試之一。在高電壓下檢測絕緣內(nèi)部或表面存在的微小氣隙、雜質(zhì)等缺陷引起的局部放電量。低且穩(wěn)定的局部放電水平是絕緣品質(zhì)優(yōu)良的直接體現(xiàn)（通常要求在背景噪聲以上小于5-10 pC）。
  • 介質(zhì)損耗角正切(tanδ)測試： 測量絕緣材料在交流電場下的功率損耗。低tanδ值表明絕緣材料純凈、無顯著缺陷，能量損耗小，溫升低。測試通常在工頻和高溫下進(jìn)行。
• 結(jié)構(gòu)完整性測試：
  • 機(jī)械性能試驗：
    • 抗張強(qiáng)度與斷裂伸長率： 測試絕緣、護(hù)套材料的拉伸性能。
    • 熱延伸試驗： 評估交聯(lián)度是否合格（高溫下施加應(yīng)力，測量永久變形量）。
    • 抗開裂試驗： 檢查絕緣和護(hù)套材料的耐環(huán)境應(yīng)力開裂能力。
  • 物理尺寸檢查： 成品電纜外徑、橢圓度等幾何尺寸檢查。
  • 彎曲試驗/扭轉(zhuǎn)試驗： 模擬敷設(shè)過程，驗證電纜承受彎曲或扭轉(zhuǎn)應(yīng)力后絕緣和護(hù)套的完整性（通常結(jié)合耐壓試驗）。
• 熱性能與老化性能評估：
  • 熱循環(huán)試驗： 對成品電纜或組件施加電流加熱至最高運(yùn)行溫度，再冷卻至環(huán)境溫度，多次循環(huán)，考察絕緣和護(hù)套材料抵抗熱機(jī)械應(yīng)力的能力以及附件系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
  • 長期老化試驗： 將電纜樣品置于高溫（高于額定溫度）環(huán)境中長時間老化（如數(shù)千小時），加速模擬長期運(yùn)行，老化后進(jìn)行電氣和機(jī)械性能測試（如剩余擊穿強(qiáng)度）。
  • 短路試驗： 對電纜系統(tǒng)施加規(guī)定的短路電流（如1秒），驗證導(dǎo)體、屏蔽層、連接件及附件承受瞬時大電流產(chǎn)生的熱應(yīng)力和電動力的能力。
  • 水樹老化試驗： 對于中壓電纜，特別關(guān)注水樹現(xiàn)象（水分在電場作用下在絕緣中形成樹枝狀老化通道）。將電纜樣品置于特定溫度和電應(yīng)力下的水環(huán)境中老化一段時間，然后測試絕緣的電性能變化（如tanδ增加、擊穿電壓下降）或直接觀察水樹生長情況。
• 護(hù)套及外護(hù)層性能測試：
  • 護(hù)套機(jī)械性能： 抗張強(qiáng)度、斷裂伸長率、硬度等。
  • 護(hù)套熱老化性能： 高溫老化后機(jī)械性能保留率。
  • 護(hù)套耐環(huán)境性能： 耐油性、耐酸堿性、耐紫外線（對于非金屬護(hù)套外露場合）。
  • 非金屬外護(hù)套火花試驗： 在線或離線檢查擠出護(hù)套的連續(xù)性（是否有針孔、裂縫）。
  • 阻燃性能測試： 對于有阻燃要求的電纜，進(jìn)行單根垂直燃燒、成束燃燒、煙密度、鹵酸氣體含量、毒性指數(shù)等測試。
  • 防白蟻/防鼠性能測試： 針對特定使用環(huán)境。

四、 預(yù)鑒定試驗與型式試驗：系統(tǒng)能力的終極考驗

• 型式試驗(Type Tests): 在新產(chǎn)品設(shè)計定型或材料/工藝重大變更時進(jìn)行，全面驗證設(shè)計是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。項目通常覆蓋前述所有核心性能類別（電氣、機(jī)械、熱老化、短路等），試驗條件嚴(yán)苛，具有破壞性。
• 預(yù)鑒定試驗(Prequalification Tests): 主要針對要求高可靠性的輸電系統(tǒng)（如地下高壓電纜線路）。模擬電纜系統(tǒng)（包括電纜本體和附件）在最嚴(yán)酷的設(shè)計運(yùn)行條件下（長期高溫、熱循環(huán)、雷電沖擊等）承受30年以上的老化效應(yīng)。通過預(yù)鑒定試驗是電纜系統(tǒng)進(jìn)入特定高壓領(lǐng)域應(yīng)用的準(zhǔn)入證。

五、 安裝后的竣工試驗與狀態(tài)監(jiān)測：守護(hù)運(yùn)行安全

• 敷設(shè)后試驗： 主要進(jìn)行 直流耐壓試驗（雖爭議但仍常用）或 振蕩波電壓試驗（DAC）/ 超低頻（VLF）耐壓試驗，結(jié)合 局部放電定位測試，檢查在敷設(shè)和安裝過程中電纜本體及附件是否受損。
• 運(yùn)行中狀態(tài)監(jiān)測與診斷：
  • 在線局部放電監(jiān)測： 實(shí)時或定期監(jiān)測運(yùn)行電壓下的局部放電信號，評估絕緣老化狀態(tài)。
  • 接地線環(huán)流監(jiān)測： 監(jiān)測金屬護(hù)套/屏蔽層接地線上的電流，判斷護(hù)套絕緣狀況。
  • 分布式溫度傳感(DTS)： 監(jiān)測電纜全線溫度分布，評估載流量和熱點(diǎn)位置。
  • 介質(zhì)損耗角正切(tanδ)在線/離線測量： 評估絕緣的整體老化狀況。

構(gòu)建安全運(yùn)行的測試體系全景圖

交聯(lián)電纜的測試絕非單一環(huán)節(jié)，而是覆蓋原材料、制造過程、成品檢驗、系統(tǒng)驗證直至運(yùn)行維護(hù)的全生命周期體系。從微觀的材料特性到宏觀的系統(tǒng)性能，從靜態(tài)的參數(shù)檢測到動態(tài)的老化模擬，每一項測試都如同一個精密的傳感器，共同編織成一張保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的防護(hù)網(wǎng)。深刻理解各類測試的目的、原理及相互關(guān)系，嚴(yán)格遵循國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范（如IEC, GB, IEEE等）執(zhí)行，是確保交聯(lián)電纜發(fā)揮其卓越性能，長期可靠地為社會輸送電力的根本所在。持續(xù)的測試技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用，也將不斷推動電纜產(chǎn)品質(zhì)量的提升和安全運(yùn)行水平的進(jìn)步。