TICW7.1-2012额定电压500kV及以下直流输电用挤包绝缘电力电缆系统技术规范第1部分试验方法和要求.pdf

国家电线电缆质量监督检验中心技术规范 TICW 7.12012 额定电压 500kV 及以下直流输电用 挤包绝缘电力电缆系统技术规范 第 1 部分 试验方法和要求 Technical Specification of DC Extruded Cable Systems for Power Transmission at a Rated Voltage up to 500kV Part 1: Test methods and requirements 2012-07-30 发布 2012-07-30 实施 国家电线电缆质量监督检验中心 发布 地 址 ： 上 海 市 军 工 路地 址 ： 上 海 市 军 工 路 10001000 号 电 话 ：号 电 话 ： 021021- -6549460565494605 传 真传 真 ： 021021- -6549017165490171 网 址 ：网 址 ： TICW 7.12012 I 目目 录录 前 言 . IV 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 定义 2 3.1 试验定义 . 2 3.1.1 开发试验 2 3.1.2 型式试验 2 3.1.3 预鉴定试验 2 3.1.4 例行试验 3 3.1.5 抽样试验 3 3.1.6 安装后试验 3 3.2 通用定义 . 3 3.2.1 电缆系统 3 3.2.2 试验对象 3 3.2.3 回流电缆 3 3.2.4 传输电缆 3 3.2.5 试验回路 3 3.2.6 试验组 3 3.2.7 线路整流换流器（LCC） 3 3.2.8 电压源换流器（VSC） 4 3.3 试验对象定义 . 4 3.4 试验电压定义 . 4 3.5 电缆设计热参数定义 . 6 3.6 试验热条件定义 . 6 3.6.1 加热方法 6 3.6.2 负荷循环（LC） 6 3.6.3 高负荷(HL) 6 3.6.4 零负荷(ZL) 6 3.6.5 冲击电压试验(S/IMP) 6 3.6.6 环境温度 6 3.7 试验条件定义 . 7 3.7.1 极性反转试验（PR） 7 3.7.2 叠加雷电冲击电压试验 7 3.7.3 绝缘厚度检查 7 4 开发试验 7 5 型式试验 7 5.1 型式试验认可的范围 . 7 TICW 7.12012 II 5.2 试验对象 . 8 5.3 非电气型式试验 . 8 5.3.1 电缆结构检查 8 5.3.2 电缆绝缘机械物理性能 8 5.3.3 电缆护套机械物理性能 9 5.3.4 电缆绝缘和工厂接头绝缘的微孔杂质及半导电层与绝缘层界面微孔和突起试验 . 10 5.3.5 燃烧试验 . 11 5.3.6 非金属外护套刮磨试验 . 11 5.3.7 腐蚀扩展试验 . 11 5.3.8 透水试验 . 11 5.3.9 纵包金属箔/带粘结护套电缆的组件试验 . 13 5.3.10 埋地接头的外保护层试验 13 5.4 电气型式试验 13 5.4.1 电气型式试验用电缆绝缘厚度检查 . 13 5.4.2 电气型式试验概要 . 13 5.4.3 电气型式试验前的机械预处理 . 14 5.4.4 负荷循环试验 . 16 5.4.5 叠加冲击电压试验 . 17 5.4.6 检查 . 18 5.4.7 导体直流电阻试验 . 18 5.4.8 半导电层电阻率试验 . 18 5.4.9 电缆绝缘电导率试验 . 18 5.4.10 电缆绝缘空间电荷试验 18 5.5 合格判据，重新试验与试验中断 18 5.6 回流电缆的型式试验 19 5.6.1 概述 . 19 5.6.2 机械预处理 . 19 5.6.3 热机械处理 . 19 5.6.4 交流耐压试验 . 19 5.6.5 雷电冲击电压试验 . 19 5.6.6 带有回流途径的电缆设计 . 19 6 预鉴定试验 . 19 6.1 批准范围 19 6.2 预鉴定试验概述 20 6.3 试验安排 20 6.4 长期电压试验 20 6.5 叠加冲击电压试验 21 6.6 检查 21 6.7 合格判据，重新试验与试验中断 21 TICW 7.12012 III 7 例行试验 . 21 7.1 输电电缆 21 7.2 电缆附件 22 7.2.1 预制接头和终端 . 22 7.2.2 海底电缆的工厂接头 . 22 7.2.3 海底电缆的修理接头 . 22 7.3 回流电缆或导体 22 8 抽样试验 . 22 8.1 输电电缆的抽样试验 22 8.1.1 抽样试验项目 . 22 8.1.2 试验频度 . 23 8.1.3 复试 . 23 8.1.4 导体检查 . 23 8.1.5 导体和金属屏蔽直流电阻测量 . 23 8.1.6 电容测量 . 23 8.1.7 绝缘和非金属护套厚度测量 . 23 8.1.8 金属套厚度的测量 . 23 8.1.9 外径测量 . 24 8.1.10 XLPE 绝缘的热延伸试验 . 24 8.1.11 透水试验 24 8.1.12 纵包金属箔/带粘结护套电缆的组件试验 24 8.2 海底电缆工厂接头的抽样试验 24 8.2.1 试验频度 . 24 8.2.2 拉伸试验 . 24 8.2.3 局部放电试验和交流电压试验 . 24 8.2.4 冲击电压试验 . 25 8.2.5 绝缘热延伸试验 . 25 8.2.6 合格判定 . 25 8.3 修理接头和终端 25 8.4 现场模塑接头 25 9 安装后试验 . 25 9.1 高压试验 25 9.2 聚合物护套试验 25 9.3 TDR 测试 25 附 录 A 26 附 录 B 27 TICW 7.12012 IV 前 言 聚乙烯材料用作高压直流海底电缆绝缘的研究始于 20 世纪 50 年代，60 年代生产了 200kV 等级的 实验用聚乙烯绝缘直流电缆。 由于挤包绝缘直流电缆往往通不过极性反转试验， 使其商业应用受到阻碍。 20 世纪 90 年代，一些国外公司发展了轻型直流输电技术，即采用基于可关断器件的电压源换流器 （VSC）和 PWM 技术代替基于线路整流换流技术(LCC)的电流源换流器并和聚合物绝缘电缆相结合的 直流输电模式，由此，聚合物绝缘的一个主要问题能够避免，即极性转换导致的电缆击穿，新型绝缘材 料和换流站的开发使得在海底和陆地直流挤包绝缘电缆方面的商业兴趣均得以重拾。 自 2000 年以来，国外已有多个直流 80kV，150kV，200k 电缆系统已经投入使用，2008 年开发了 直流 320kV 电缆系统。在国内，自 2006 年以来开始该项技术的研究，目前鉴于其广泛的应用前景，已 有大量的电缆制造商和附件制造商开始直流电缆系统的研究。 可以预见， 该项新兴技术将会得到越来越 多的应用，因此需要建立一个电缆系统评定的通用方法。 本技术规范是针对 500kV 及以下电压等级直流输电电缆系统而编写，编制主要参照了 CIGRE TB 496额定电压 500kV 及以下直流输电用挤包绝缘电缆系统试验建议 ，IEC 60840额定电压 30kV 至 150kV 挤包绝缘电缆及其附件 试验方法和要求 ，IEC 62067额定电压 150kV 至 500kV 挤包绝缘电缆 及其附件 试验方法和要求 ，CIGRE TB 189额定电压 800kV 及以下电力传输系统直流电缆试 验,CIGRE TB 171海底电缆机械试验推荐规范 ，CIGRE TB 490额定电压 30kV 到 500kV 大长度 挤包绝缘交流海底电缆系统的推荐试验等标准，并结合直流电缆的使用环境和条件进行编制。 TICW 72012 额定电压 500kV 及以下直流输电用挤包绝缘电力电缆系统技术规范 分为四个部 分： 第 1 部分：试验方法和要求 第 2 部分：直流陆地电缆 第 3 部分：直流海底电缆 第 4 部分：直流电缆附件 本部分为第 1 部分。 本技术规范编写参照 GB/T 1.12000 和 GB/T 1.22002。 本技术规范由国家电线电缆质量监督检验中心提出。 本技术规范由国家电线电缆质量监督检验中心归口并负责解释。 本技术规范负责起草单位：国家电线电缆质量监督检验中心。 本技术规范负责起草人：朱永华、吴长顺、杨娟娟、贺伟、范玉军、李骥、杨立志、贾欣 本技术规范主要参加起草单位及起草人： 青岛汉缆股份有限公司 陈沛云 安徽华菱电缆集团有限公司 李万松 宁波东方电缆股份有限公司 叶信红 四川明星电缆股份有限公司 吴清振 宁波球冠电缆股份有限公司 温尚海 安徽华宇电缆集团有限公司 邓九旺 江苏亨通高压电缆有限公司 潘文林 冀东普天线缆有限公司 李 斌 上海华普电缆有限公司 周 雁 上海三原电缆附件有限公司 徐 操 中天科技海缆有限公司 胡 明 广东吉熙安电缆附件有限公司 龙莉英 远东电缆有限公司 汪传斌 博禄/北欧化工公司 孙默君 无锡江南电缆有限公司 吴丽芳 上海凯波特种电缆料厂有限公司 项 健 特变电工山东鲁能泰山电缆有限公司 胥玉珉 浙江万马高分子材料有限公司 陈文卿 TICW 7.12012 V 重庆泰山电缆有限公司 张翼翔 上海交通大学 尹 毅 浙江晨光电缆股份有限公司 岳振国 上海市电力公司 张 宇 惠州金龙羽超高压电缆有限公司 陆技才 南方电网科学研究院有限责任公司 赵林杰 山东华凌电缆有限公司 潘茂龙 浙江省电力公司电力科学研究院 刘 黎 本部分为首次发布。 TICW 7.12012 1 额定电压 500kV 及以下直流输电用挤包绝缘电力电缆系统试验规范 第 1 部分 试验方法和要求 1 范围 本技术规范规定了额定电压 500kV 及以下直流输电用挤包绝缘电力电缆系统（包括直流陆地电缆、 直流海底电缆及其附件）的一系列试验方法和技术要求。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本技术规范的引用而成为本技术规范的条款。 凡是注日期的引用文件， 其随 后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本技术规范，然而，鼓励根据本技术规范达 成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。 凡是不注日期的引用文件， 其最新版本适用于本技 术规范。 GB/T 2951.112008 电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法 第 11 部分： 通用试验方法厚 度和外形尺寸测量机械性能试验 GB/T 2951.122008 电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法 第 12 部分： 通用试验方法热 老化试验方法 GB/T 2951.132008 电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法 第 13 部分： 通用试验方法密 度测定方法吸水试验收缩试验 GB/T 2951.142008 电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法 第 14 部分： 通用试验方法低 温试验 GB/T 2951.212008 电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法 第 21 部分： 弹性体混合料专用试 验方法耐臭氧试验热延伸试验浸矿物油试验 GB/T 2951.312008 电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法 第 31 部分： 聚氯乙烯混合料专用 试验方法高温压力试验抗开裂试验 GB/T 2951.322008 电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法 第 32 部分： 聚氯乙烯混合料专用 试验方法失重试验热稳定性试验 GB/T 2951.412008 电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法 第 41 部分： 聚乙烯和聚丙烯混合 料专用试验方法耐环境应力开裂试验熔体指数测量方法直接 燃烧法测量聚乙烯中碳黑和（或）矿物质填料含量热重分析法（TGA） 测量碳黑含量显微镜评估聚乙烯中碳黑分散度 GB/T 2952.12008 电缆外护层 第 1 部分：总则 GB/T 3048.42007 电线电缆电性能试验方法 第 4 部分：导体直流电阻试验 GB/T 3048.122007 电线电缆电性能试验方法 第 12 部分：局部放电试验 GB/T 3048.132007 电线电缆电性能试验方法 第 13 部分：冲击电压试验 GB/T 3048.142007 电线电缆电性能试验方法 第 14 部分：直流电压试验 GB/T 39562008 电缆的导体 GB/T 4909.32009 裸电线试验方法 第 3 部分：拉力试验 GB/T 6995.32008 电线电缆识别标志方法 第 3 部分 电线电缆识别标志 GB/T 12706.32008 额定电压 1kV（Um=1.2kV）到 35kV（Um=40.5kV）挤包绝缘电力电缆及附 件 第 3 部分 额定电压 35kV（Um=40.5kV）电缆 TICW 7.12012 2 GB/T 11017.12002 额定电压 110kV 交联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件 第 1 部分：试验方法和 要求 GB/T 18380.122008 电缆和光缆在火焰条件下的燃烧试验 第 12 部分 单根绝缘电线电缆火焰垂 直蔓延试验 1kW 预混合型火焰试验 JB/T 10696.52007 电线电缆机械和理化性能试验方法 第 5 部分 腐蚀扩展试验 JB/T 10696.62007 电线电缆机械和理化性能试验方法 第 6 部分 挤出外套刮磨试验 TICW 7.2 额定电压 500kV 及以下直流输电用挤包绝缘电力电缆系统试验规范 第 2 部分 直流陆地电缆 TICW 7.3 额定电压 500kV 及以下直流输电用挤包绝缘电力电缆系统试验规范 第 3 部分 直流海底电缆 TICW 7.4 额定电压 500kV 及以下直流输电用挤包绝缘电力电缆系统试验规范 第 4 部分 直流电缆附件 IEC 60840 额定电压 30kV（Um=36kV）到 150kV（Um=170kV）挤包绝缘电力电缆及 附件 试验方法和要求 IEC 62067 额定电压 150kV（Um=170kV）到 500kV（Um=550kV）挤包绝缘电力电缆 及附件 试验方法和要求 3 定义 本技术规范定义与 IEC 60840 和 IEC 62067 基本一致。 3.1 试验定义 3.1.1 开发试验 电缆系统开发时进行的试验。 3.1.2 型式试验 按一般商业原则对本技术规范所包含的一种型号电缆系统在供货前进行的试验， 以证明其具有能满 足预期使用条件的良好性能。 注：除非电缆或附件的材料、制造工艺、电应力设计水平的改变可能改变其特性，型式试验做过以后不需要重复。 3.1.3 预鉴定试验 按一般商业原则对本技术规范所包含的一种型号电缆系统在供货前进行的试验， 以证明其具有满意 的长期性能。 注： 1）除非该电缆系统相关的材料、制造工艺、电应力设计水平有实质性的改变，预鉴定试验仅需进行一次； 2）实质性改变定义为可能对电缆系统产生不利影响的改变。如果供应商申明这些改变并未构成实质性改变，则应 提供包括试验验证的详细情况。 TICW 7.12012 3 3.1.4 例行试验 由制造方在成品电缆的所有制造长度或附件上进行的试验，以检验其是否符合规定的要求。 3.1.5 抽样试验 由制造方按规定的频度在成品电缆试样上或部件上进行的试验，以检验产品是否符合规范的要求。 3.1.6 安装后试验 安装后进行的试验以确定电缆系统的完整性。 3.2 通用定义 3.2.1 电缆系统 电缆系统由电缆和安装的附件组成，电缆附件为典型的接头和终端。与电缆系统相关的附件（如测 量装置或固定装置） ，当它们对电缆系统的运行有影响时，应包含在电缆系统中。 3.2.2 试验对象 经受试验的一定长度的电缆或附件。 3.2.3 回流电缆 指单极高压直流输电系统中回流用低压/中压直流电缆，能用于换流站之间的全线连接，也可用于 换流站和电极站的局部连接。 3.2.4 传输电缆 指单极或双极高压直流输电系统中的高压电缆。 3.2.5 试验回路 各试验对象同时试验的串联回路。 3.2.6 试验组 明显独立的试验回路的组合，多个试验回路可使用相同试验装置同时试验。 3.2.7 线路整流换流器（LCC） 用于高压直流输电系统，在功率流反向传输时，线路整流换流器（LCC）具有改变电缆系统的电压 TICW 7.12012 4 极性的功能。 3.2.8 电压源换流器（VSC） 用于高压直流输电系统， 在功率流反向传输时， 电压源换流器 （VSC） 不改变电缆系统的电压极性。 3.3 试验对象定义 试验回路中典型的试验对象如图 1 所示，以下为试验对象的定义。 挤出长度：连续挤出绝缘线芯（包括绝缘和半导电层）长度，不包括挤出开始段和结尾段切除的报 废部分。 制造长度：指包括半导电层外所有组件的完整电缆的挤出长度（或切取报废部分后的电缆长度） 。 交货长度： 可以是一个或多个制造长度用工厂接头连接后的交货长度。 交货长度对于海底电缆通常 是指航运长度，对于陆缆是指电缆盘上的完整电缆长度。 工厂接头：在可控工厂条件下的挤出长度/制造长度之间的接头。 修理接头：两根完整电缆之间的接头。 现场接头：指现场安装在现行电缆系统的两根完整电缆之间的接头。 转换接头：本技术规范是指相同挤出绝缘类型电缆之间的接头，如不同导体截面之间的接头。 图图 1 1：试验回路内试验对象布置：试验回路内试验对象布置 3.4 试验电压定义 本技术规范涉及的试验电压定义见表 1。 表 1 试验电压定义 U0 指电缆系统设计的导体与屏蔽之间的额定直流电压 UT 指型式试验和例行试验中的直流试验电压，本技术规范推荐 UT=1.85U0 UTP1 指预鉴定试验（负荷循环电压试验） 、型式试验（极性反转试验）和安装后试验中的 直流试验电压，本技术规范推荐 UTP1=1.45U0 UTP2 指预鉴定试验中极性反转试验的直流试验电压，本技术规范推荐 UTP2=1.25U0 Up1 当雷电冲击电压与实际直流电压反极性时，电缆系统能够承受的雷电冲击电压最大 绝对峰值的 1.15 倍（见图 2） TICW 7.12012 5 UP2,S 当操作冲击电压与实际直流电压同极性时，电缆系统能够承受的操作冲击电压最大 绝对峰值的 1.15 倍（见图 2） UP2,O 当操作冲击电压与实际直流电压反极性时，电缆系统能够承受的操作冲击电压最大 绝对峰值的 1.15 倍（见图 2） URC,AC 指回流电缆能够承受的瞬态阻尼交流过电压的最大值。这个电压通常是由于换相失 败引起，电压值取决于高压直流电网的供应商的计算值。过电压的性质取决于高压 直流电网的配置，需根据不同的情况进行计算 URC,DC 回流电缆正常运行时的最大直流电压 注：直流试验电压的纹波系数不应超过 3% VSC,同极性操作正冲击 LCC 或 VSC, 反极性操作负冲击 VSC,同极性操作负冲击 LCC 或 VSC, 反极性操作正冲击 LCC 或 VSC，雷电正冲击 LCC 或 VSC,雷电负冲击 图 2：操作冲击和雷电冲击试验电压示意图 注：由于直流系统设计的限制，UP2,S不一定等于 UP2,O，即：同极性冲击受避雷器保护，而反极性冲击受换流器的保 TICW 7.12012 6 护。 3.5 电缆设计热参数定义 Tc,max：电缆设计的导体最高运行温度，该值由制造商申明。 Tmax ：电缆设计运行的绝缘（不包括半导体层）内最大温差。该值由制造商计算和申明，制造 商应提供设计值和试验测量值的相关证据。 3.6 试验热条件定义 3.6.1 加热方法 本技术规范加热方法应采用导体加热，可通直流或交流电流加热，辅助外部绝热或冷却手段，并应 在试验中验证实际的绝缘内温差T 和导体温度 Tc。 3.6.2 负荷循环（LC） 负荷循环包括加热阶段和冷却阶段。 24h 负荷循环（预鉴定和型式试验） ：包括至少 8h 加热和至少 16h 自然冷却。在加热阶段的至少最 后 2h，导体温度应不低于 Tc,max且绝缘内温差应不低于Tmax。 48h 负荷循环（仅对型式试验） ：包括至少 24h 加热和至少 24h 自然冷却。在加热的至少最后 18h， 导体温度应不低于 Tc,max且绝缘内温差应不低于Tmax。48h 负荷循环仅作为型式试验的一部分，用来 确保电应力反转在负荷循环内很好地进行。 3.6.3 高负荷(HL) 高负荷包括一个连续加热阶段。 加热阶段的前 8h 内，导体温度应达到不低于 Tc,max且绝缘内温差应不低于Tmax，并一直维持到高 负荷试验结束。 注：如由于实际原因不能在加热阶段的 8h 内达到规定的温度，应增加初始加热时间，增加的加热时间不计入高负 荷的周期。 3.6.4 零负荷(ZL) 不加热。 3.6.5 冲击电压试验(S/IMP) 在施加冲击电压前（叠加冲击，操作和雷电） ，导体温度应达到不低于 Tc,max且绝缘内温差不低于 Tmax至少 10h，并持续至试验结束。 3.6.6 环境温度 除非在试验中另有规定，试验应在环境温度（2015）下进行。 TICW 7.12012 7 3.7 试验条件定义 3.7.1 极性反转试验（PR） 在本技术规范中 3.4 和 3.6 条款分别定义了试验电压和试验热条件。 极性反转试验首先从正极性电压开始，电压极性每 24h 负荷循环反转 3 次（平均分配） ，其中一次 反转应与 24h 负荷循环中负载电流的停止时间一致。推荐极性反转的时间不超过 2min。 注：如不能在 2min 内实现极性反转，极性反转的时间由供需双方商定。 3.7.2 叠加冲击电压试验 在首个冲击电压试验前，试验对象应加热到 3.6.5 中规定的温度条件至少 10h，且已承受 Uo（相应 极性）至少 10h 后，保持直流电压，在试验对象上叠加冲击电压，连续 10 次；随后试验对象施加相反 极性的直流电压至少 10h 后，保持直流电压，在试验对象上叠加冲击电压，连续 10 次，每次冲击的间 隔不小于 2min，冲击电压波形要求按照 GB/T 3048.13 的规定。 3.7.3 绝缘厚度检查 进行电气试验前，应根据 GB/T 2951.11 规定的方法对该段电缆进行绝缘厚度检查，以确认进行电 气试验的电缆段绝缘平均厚度不超过电缆制造方申明值的 5%。 如果绝缘平均厚度不超过制造方申明值的 5%，试验电压按电缆额定电压确定的值进行。 如果绝缘平均厚度超过申明值的 5%但不超过 15%， 应调整试验电压， 以维持相同的平均电场， 如， 绝缘平均厚度增加 10%，试验电压应增加 10%。 用作电气试验的电缆段的绝缘平均厚度应不超过申明值的 15%。 4 开发试验 在预鉴定试验前制造商应完成所有分析和开发试验， 分析和开发工作的确切性质和程度由制造方自 行确定，开发试验应包括但不限于以下方面： 1）所用材料和工艺的评估，通常包括电阻率评估、击穿水平和空间电荷测量； 2）典型安装和负荷条件下电缆系统绝缘内电应力的分布； 3）长期稳定性评定，包括工厂实验以评估各种参数的老化影响，如：电应力，温度，环境条件等； 4）在电缆尺寸，材料成分和工艺条件（挤出，挤出后处理）方面预期变化对电应力分布的敏感性。 5 型式试验 5.1 型式试验认可的范围 如果满足以下条件，型式试验对本技术规范范围内的其它电缆系统也认可有效。 1） 电缆系统的实际设计、材料、制造工艺和运行条件基本相同； 2） 运行电压 Uo，UP1，UP2,S与 Up2,O（如果是回流电缆，URC,AC和 URC,DC）不高于已试电缆系统； 3） 预处理期间施加的机械应力不高于已试电缆系统； 4） 运行 Tc,max不高于已试电缆系统； 5） 绝缘层最大温差 Tmax不大于已试电缆系统； 6） 实际导体截面积不大于已试电缆系统； TICW 7.12012 8 7） 绝缘平均场强计算值（额定电压除以绝缘平均厚度）不大于已试电缆系统； 8） 用标称尺寸计算得到的电缆导体和绝缘屏蔽处的拉普拉斯电场不大于已试电缆系统； 9） 根据本技术规范进行 LCC 型式试验的电缆系统，对 VSC 同样适用，只要按本规范第 的 规定进行了UP2，S操作冲击电压，反之则不适用。 不需要对所有导体截面和所有电压等级的电缆进行非电气型式试验 （见 5.3） ， 除非采用了不同的材 料和制造工艺。然而，当绝缘屏蔽外的材料与已试电缆系统不同时，应进行附加段老化试验以验证材料 的相容性。 5.2 试验对象 电缆系统的所有组件 （电缆及附件） 均应进行型式试验， 各组件可在不同的试验回路中试验。 然而， 这些试验回路应包含电缆系统的所有的相关组件。 一个附件应包括每侧 0.5m 的电缆（见图 1） ，从没有因安装附件而发生拆卸或拆装的电缆位置处开 始测量，试验回路中各附件之间的连续电缆最短长度为 5m，试验回路中应包括连续电缆的最短长度为 10m。 在电缆试验对象中应包括引起电缆非连续连接的特征（例如金属层之间的金属连接） 。 陆地电缆或海底电缆试样在试验前应进行机械预处理。 电气和非电气型式试验的试验对象除非是非电气试验要求，否则不必是同一样段。 5.3 非电气型式试验 电缆和工厂接头应经受第 5.3.1 至 5.3.11 条规定的试验。 5.3.1 电缆结构检查 电缆的导体检查、绝缘和非金属护套厚度、金属套厚度和外径测量应分别按 8.1.4、8.1.7、8.1.8 和 8.1.9 条的规定进行，并符合 TICW 7.2 和 TICW 7.3 的规定。 5.3.2 电缆绝缘机械物理性能 电缆绝缘机械物理性能应符合表 2 的要求。 表 2 绝缘机械物理性能试验要求 序号 试验项目 单位 试验要求 试验方法 1 老化前性能 GB/T 2951.11 抗张强度，最小 N/mm 2 12.5 断裂伸长率，最小 200 2 空气烘箱老化后的性能 GB/T 2951.12 老化条件 试验温度 1352 处理时间 h 168 老化前后抗张强度变化率，最大 25 老化后断裂伸长率变化率，最大 25 3 相容性老化后的性能 GB/T 2951.12 老化条件 试验温度 1002 TICW 7.12012 9 序号 试验项目 单位 试验要求 试验方法 处理时间 h 168 老化前后抗张强度变化率，最大 25 老化后断裂伸长率变化率，最大 25 4 热延伸试验 GB/T 2951.21 试验条件 试验温度 2002 处理时间 min 15 机械应力 N/mm 2 0.2 载荷下的伸长率，最大 175 冷却后的伸长率，最大 15 5 吸水试验 GB/T 2951.13 试验条件 试验温度 852 试验时间 h 336 重量增量，最大 mg/cm 2 1 6 绝缘热收缩试验 GB/T 2951.13 试验条件 试验温度 1302 试验时间 h 6 收缩率，最大 % 4.5 5.3.3 电缆护套机械物理性能 电缆护套机械物理性能应符合表 3 的要求。 表 3 护套机械物理性能试验要求 序号 试验项目 单位 试验要求 试验方法 ST2 ST7 1 老化前性能 GB/T 2951.11 抗张强度，最小 N/mm 2 12.5 12.5 断裂伸长率，最小 150 300 2 空气烘箱老化后的性能 GB/T 2951.12 老化条件 试验温度 100 110 处理时间 h 168 240 抗张强度，最小 N/mm 2 12.5 断裂伸长率，最小 150 300 老化前后抗张强度变化率，最大 25 老化后断裂伸长率变化率，最大 25 3 相容性老化后的性能 GB/T 2951.12 老化条件 试验温度 100 100 处理时间 h 168 168 TICW 7.12012 10 序号 试验项目 单位 试验要求 试验方法 抗张强度，最小 N/mm 2 12.5 断裂伸长率，最小 150 300 老化前后抗张强度变化率，最大 25 老化后断裂伸长率变化率，最大 25 4 失重试验 GB/T 2951.32 试验条件 试验温度 100 处理时间 h 168 允许失重量，最大 mg/cm 2 1.5 5 低温试验 GB/T 2951.14 5.1 低温拉伸试验 试验温度 -15 断裂伸长率，最小 20 5.2 低温冲击试验 试验温度 -15 试验结果 无裂纹 6 热冲击试验 GB/T 2951.31 试验条件 试验温度 150 持续时间 h 1 试验结果 无裂纹 7 高温压力试验 GB/T 2951.31 试验条件 试验温度 90 110 压痕中间值/平均厚度，最大 50 50 8 护套热收缩试验 GB/T 2951.13 试验条件 试验温度 80 加热持续时间 h 5 加热周期 次 5 收缩率，最大 % 3 9 碳黑含量 % 2.50.5 GB/T 2951.41 5.3.4 电缆绝缘和工厂接头绝缘微孔杂质及半导电层与绝缘层界面微孔和突起试验 电缆和工厂接头应按照 GB/T 11017.12002 附录 E 的要求进行绝缘微孔、杂质及半导电层与绝缘 层界面微孔和突起试验，试验结果应符合以下要求： a) 绝缘中应无大于 0.05mm 的微孔；大于 0.025mm，小于等于 0.05mm 的微孔在每 10cm3体积中应 不超过 18 个； b) 绝缘中应无大于 0.125mm 的不透明杂质；大于 0.05mm，小于等于 0.125mm 的不透明杂质在每 10cm3体积中应不超过 6 个； c) 绝缘中应无大于 0.25mm 的半透明棕色物质； TICW 7.12012 11 d) 半导电屏蔽层与绝缘层界面应无大于 0.05mm 的微孔； e) 导体半导电屏蔽层与绝缘层界面应无大于0.125mm进入绝缘层的突起和大于0.125mm进入半导 电屏蔽层的突起； f) 绝缘半导电屏蔽层与绝缘层界面应不大于0.125mm进入绝缘层的突起和大于0.125mm进入半导 电屏蔽层的突起。 5.3.5 燃烧试验 陆地电缆如采用 ST2护套，且制造方声明电缆的设计符合燃烧试验要求，则应在成品电缆试样上按 照 GB/T 18380.12 的规定进行燃烧试验并符合要求。 5.3.6 非金属外护套刮磨试验 经 弯曲试验后的陆地电缆试样， 非金属外护套应按 JB/T 10696.6 和 GB/T 2952.1 规定进行刮 磨试验并符合相应的要求。 5.3.7 腐蚀扩展试验（只适用于铝套） 经 弯曲试验后的陆地电缆试样， 铝套应按 JB/T 10696.5 和 GB/T 2952.1 规定进行腐蚀扩展试 验并符合要求。 5.3.8 透水试验 陆地电缆的透水试验 当陆地电缆具有阻水结构时，应进行透水试验，该试验适用于下列电缆结构。 a）具有阻止沿绝缘屏蔽外表面和不透水阻挡层之间的空隙纵向透水的阻隔； b）具有阻止沿导体纵向透水的阻隔。 试验装置、取样、试验方法和要求应符合 GB/T 11017.1 附录 C 的规定。 海底电缆的透水试验 当海底电缆具有阻水结构时，应进行透水试验，海底电缆应分别进行导体透水和金属套透水试验。 导体透水试验是模拟海底电缆在最深水域发生故障，导体浸水后沿电缆长度方向（轴向）渗透的情 况，试样要尽可能以接近实际安装条件进行预处理。因此，试样在透水试验前应经受拉伸弯曲试验和热 循环试验，透水试验过程中仅需考虑水压，无需加热循环。制造方应申明该海底电缆经 10 天透水试验 后允许的电缆导体最大透水距离（d1） 。 金属套透水试验是模拟海底电缆在近岸区域发生损坏后， 水沿金属套向长度方向渗透的情况。 海底 电缆试样要尽可能以接近实际安装条件进行预处理。 制造方应申明该海底电缆金属套允许的电缆金属套 下最大透水距离（d2） .1 导体透水试验 a) 试样准备和预处理 TICW 7.12012 12 试样应在经受 机械试验的电缆上截取，试样长度至少为 1.33 倍的 d1，试验可以在成品电缆 或绝缘线芯上进行。 试样应进行至少 3 次 24h 负荷循环以确保电缆经适度的热膨胀。 该负荷循环中导体温度应达到电缆 导体最高工作温度+（510），并在加热的最后至少 2h 保持恒定。 预处理后，在试样的一端切除大约 50mm 的圆环，直至电缆的导体，试样的另一端密封，放置于 压力容器内部，导体透水试验的典型装置见图 3。 图 3 导体透水试验的典型装置 b) 试验 将试样浸入最大敷设水深的压力容器中， 以模拟电缆在最深区域的电缆故障， 水压应尽可能快地上 升至规定的压力，试验连续 10 天，水温控制在（535）之间。 试验结束后，取出试样，在距离圆环 d1 位置切断电缆，可将该电缆末端浸到 100以上的硅油中 观察是否有沸腾水产生的连续爆裂声或者用吸墨纸检查电缆末端是否有水的存在。 .2 金属套透水试验 a) 试样准备和预处理 试样长度至少为 d2+1m，试验可以在成品电缆上进行。 试样无需经受 机械试验，因在热循环过程的热膨胀严于电缆的拉伸弯曲。 试样应进行至少 3 次 24h 负荷循环以确保电缆经适度的热膨胀。 该负荷循环中导体温度应达到电缆 导体最高工作温度+（510），并在加热的最后至少 2h 保持恒定。 预处理后，在试样的中部或试样末端 1m 位置切除大约 50mm 的圆环，直至电缆的绝缘屏蔽，将试 样放置于压力容器中，金属套透水试验的典型装置见图 4。 图 4 金属套透水试验的典型装置 TICW 7.12012 13 b) 试验 试样浸入对应敷设水深压力的水中，该压力不同于金属套承受的压力。对于铅套或者相关设计，最 大的水深为 30m 是合适的。 试样应经受 10 次 24h 负荷循环并在水温为（535）施加压力，该负荷循环中导体温度应达到电 缆导体最高工作温度+（510），并在加热的最后至少 2h 保持恒定。 试验结束后，取出试样，在距离圆环 d2 位置处检查绝缘屏蔽表面是否有水的存在。 接头的径向透水试验 a) 试样准备和预处理 接头试样应是经受过 5.4.3 条规定的机械试验， 并进行至少 10 次 24h 负荷循环， 该负荷循环中导体 温度应达到电缆导体最高工作温度+（510），并在加热的最后至少 2h 保持恒定。 试验应在接头的承受压力部件进行，试样两端应密封并放置在压力容器中。 b) 试验 试样浸入对应敷设水深压力的水中，持续 48h，水温为（535）。 试验结束后，从水中取出试样，接头的阻水带下应无水的渗入，且金属护套无可见的变形。 5.3.9 纵包金属箔/带粘结护套电缆的组件试验 对具有纵包金属箔/带粘结护套的电缆，应在成品电缆段取下 1m 长的试样进行以下试验： a) 目力检查 b) 金属箔/带的粘附强度 c) 金属箔/带搭接部分的剥离强度 试验装置、步骤和要求应符合 IEC 60840 附录 F 的规定。 5.3.10 埋地接头的外保护层试验 陆地电缆接头外保护层的试验步骤和要求符合 IEC 60840 附录 G 和 IEC 62067 附录 G 的规定。 5.4 电气型式试验 除 5.4.7、5.4.8、5.4.9 和 5.4.10 外，所有试验应在同一试验对象上进行。 5.4.1 电气型式试验用电缆绝缘厚度检查 按 3.7.3 的规定检查电气型式试验用电缆的绝缘厚度并确定试验电压值。 用作电气型式试验的电缆段的绝缘平均厚度应不超过标称值的 15%。 5.4.2 电气型式试验概要 电缆系统电气型式试验程序示意图见图 5。 TICW 7.12012 14 图 5 电缆系统电气型式试验程序示意图 5.4.3 电气型式试验前的机械预处理 机械预处理的目的是使试验对象承受电缆系统在处置、 安装和修理中可能经受的最大机械应力。 陆 地电缆应不包含现场接头，海底电缆的机械预处理应包含工厂接头和修理接头。 陆地电缆机械预处理试验 陆地用直流电缆的机械预处理为弯曲试验， 试验在室温下进行， 电缆试样应围绕一个试验圆柱体 （如 电缆盘的筒体）弯曲至少一整圈，然后展直，再用同样方法做反方向弯曲。如此作为一个循环，共进行 三次。 试验圆柱体的直径应不大于： 25（d+D）+5%，金属套或纵包金属箔（搭盖或焊接）粘结护套电缆； 20（d+D）+5%，其它电缆。 其中：d导体标称直径，mm； D电缆标称外径，mm。 海底电缆的机械预处理试验 .1 卷绕试验 此项试验仅适用于海底电缆在制造或敷设时要卷绕的情况， 不适用于海底电缆仅仅绕在电缆盘上或 盘绕在转盘内的情况。 海底电缆在卷绕操作时会经受扭转， 因此在卷绕试验后检验海底电缆结构是否受 损非常重要。 卷绕试验应在至少可形成 8 整圈的适当长度的海底电缆上进行试验。 海底电缆试验段的中间应至少 海底电缆的机械试验（） LCC 负荷循环（） VSC 负荷循环（） LCC 叠加操作冲击电压（） VSC 叠加操作冲击电压（） 叠加雷电冲击电压（） 直流耐压（） 陆地电缆的机械试验（） TICW 7.12012 15 安装 2 个工厂接头，2 个工厂接头的末端之间最小距离应为 2 整圈海底电缆的长度。 绕圈的形状应与海底电缆制造或运输时相同， 制造商应规定绕圈的最小半径和绕圈方向， 并应在最 小的圆形绕圈半径上进行试验。 在开始卷绕前， 应在海底电缆上标上平行于海底电缆轴的标志线以检验卷绕操作过程中海底电缆是 否均匀扭转。 放线架高度距离绕圈的最上层海底电缆应不超过预计的海底电缆卷绕操作要求高度，例如在制造、 收绕和敷设过程中放线架的高度。 夹住海底电缆两端以防止电缆旋转，应以制造方规定的最小弯曲半径卷绕电缆。 卷绕后，海底电缆应再绕到电缆盘上。这样的卷绕循环操作次数应与预期电缆在制造、收绕和敷设 时卷绕次数相同。 卷绕操作过程中，海底电缆扭转应基本均匀，以预先加上的标志线评估。从海底电缆试验段中间部 分截取样品，要求包括 1 个工厂接头，应该进行目测检验。 卷绕试验结束后应不产生以下损伤： a) 电缆绝缘、金属套和外护套损坏； b) 导体或铠装永久变形。 如随后进行张力弯曲试验，则可在张力弯曲试验后进行目测检验。 .2 张力弯曲试验 该试验用以考虑在海底电缆的敷设和常规的修复操作时施加于海底电缆上的力。 常规的修复定义为 修复暴露于海底的电缆或海底电缆上覆盖物不超过电缆自身直径范围。 如海底电缆埋入范围超过自身直 径，并且电缆修复后还要继续使用，则应采用适当的方法。在修复电缆前，也可以不先去除电缆上的覆 盖物， 而直接从电缆沟里拉出电缆进行修复， 但在此情况下张力弯曲试验的张力应加上所需的额外张力。 典型情况下，此额外张力可考虑在 5000N 至 20000N 范围内。 如果试样已经进行了卷绕试验， 本项试验可以从经过 .1 卷绕试验后至少含一个工厂接头的已 试电缆上取样进行试验。当敷设时采用特殊设备如采用浮筒以减少机械应力时，按制造商和用户协议， 张力弯曲试验可减小试验张力。 应安装电缆牵引头使得远离电缆端头电缆各不同组件上所产生的力相当于敷设操作时分配的力。 试样长度应至少为 30m。海底电缆端部至工厂接头的距离至少为 10m 或者是 5 倍的铠装节距，取 两者中较大的值。 试样卷绕的转轮直径应不大于敷设船上装置的放缆滑轮直径。 与此试验转轮相接触的 海底电缆长度至少应为 2 倍的铠装节距且不小于转轮周长的一半。 如试样含有若干个工厂接头， 则工厂 接头间的距离至少应等于试验转轮的周长。 采用合适的设备， 包含可能有的工厂接头的电缆试样应在转轮上连续地卷绕和退绕三次， 不改变弯 曲方向，试验设备示意图见图 6。 1-转轮 2-液压拉力柱体 3-牵引滑轮 4-钢丝绳 5-绞车 6-电缆牵引头 图 6 张力弯曲示意图 TICW 7.12012 16 试验张力的计算如下： a) 海底电缆敷设和修复在水深 0500m 海底电缆段受到的试验张力推荐用公式（1）进行计算 T=1.3Wd + H (1) 其中：W1m 海底电缆在水中的重量，N/m； d最大敷设水深，m； H水底接触点对电缆的最大允许张力，N，H=0.2Wd，其中 d 最小值规定为 200m。 系数 1.3 是考虑由于敷设和修复引起的额外张力以及敷设和修复情况下的动态应力。 考虑水底接触点对电缆的张力 H 的目的是为给予敷设角的一个安全裕度，以免在敷设过程发生电 缆扭结。 将计算的试验张力以 100N 为修约间隔向上修约至最接近的数值。施加的试验张力至少应等于计算 试验张力。 b) 海底电缆敷设水深大于 500m 如果敷设设备和条件已知，也可用于特定的水深小于 500m 的工程。 应该注意，特别当深水中敷设重型电缆时，式（1）中的系数 1.3 可能导致安全裕度太大或太小， 取决于实际敷设情况。 海底电缆段受到的试验张力用公式（2）进行计算 T=Wd+H+1.2D (2) 其中：W1m 电缆在水中的重量，N/m； d最大敷设水深，m； H水底接触点对电缆的最大允许张力，N，H=0.2Wd； 1.2动态力安全系数； D动态张力，N。 按简化模式，忽略纵向弹性和实际的电缆水中悬垂线形状，动态张力用公式（3）计算 D=1/2bnmd 2 (3) 其中：bn敷设滑轮峰对峰垂直运动量，m； m电缆质量，kg/m； 2 /t,，敷设滑轮转动的角频率，1/s； t运动时间，s。 本部分尚不能给出对特定天气状况的 bn和 的计算通则。如无详细的敷设船运动状况，则应采用 实际的波幅和周期来计算动态张力 D，后者计算偏于安全。 应按特定工程，特别是所用的敷设船和敷设作业时允许最恶劣的天气条件估计这些参数。 试验张力应以 100N 为修改间隔向上修约至最接近的数值。施加试验张力应至少等于计算张力。 5.4.4 负荷循环试验 负荷循环概述 负荷循环试验在已经受机械预处理的试验对象上进行。 不涉及机械预处理的附件， 和预处理过的试 验对象一起安装成为负荷循环的试验对象。 各循环热条件在本技术规范 3.6 的规定。 如果试验回路由不同设计的电缆通过一个转换接头连接组成，那么每一种设计电缆按相应热条件 （Tc,max和Tmax）认可，转换接头可按较高温度等级认可。然而，转换接头的某一侧电缆可能并不能 TICW 7.12012 17 按其设计的最