《挤包绝缘高压直流电缆系统预鉴定试验方法》

.XXX

XXX

备案号：xxxx

中华人民共和国电力行业标准

DL/TXXX—××××

挤包绝缘高压直流电缆系统预鉴定试验方

法

PrequalificationTestMethodforHVDCextrudedpowercablesystem

（征求意见稿）

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

国家能源局发布

Q/GDW×××—2××9

II

挤包绝缘高压直流电缆系统预鉴定试验方法

1范围

本标准规定了160kV~550kV挤包绝缘直流电缆系统预鉴定试验的试验条件、技术要求、试验结果

评判、试验中断与恢复等。

本标准适用于交联聚乙烯（XLPE）挤包绝缘直流陆地电缆系统，其它挤包绝缘材料、直流海底电

缆系统可参照执行。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T3048.13电线电缆电性能试验方法第13部分：冲击电压试验

GB/T31489.1额定电压500kV及以下直流输电用挤包绝缘电力电缆系统第1部分：试验方法和

要求

IEC62895额定电压320kV及以下高压直流输电用挤包绝缘直流陆地电缆及附件：试验方法

和要求[Highvoltagedirectcurrent(HVDC)powertransmission—Cableswithextrudedinsulationandtheir

accessoriesforratedvoltagesupto320kVforlandapplications—Testmethodsandrequirements]

CIGRETB496额定电压500kV及以下挤包绝缘直流电缆系统试验方法[Recommendationsfor

testingDCextrudedcablesystemsforpowertransmissionataratedvoltageupto500kV]

IEEEStd1732额定电压550kV及以下挤包绝缘高压直流电缆空间电荷测量方法[Recommended

practiceforspacechargemeasurementsonhighvoltagedirectcurrentextrudedcablesforratedvoltagesupto

550kV]

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

预鉴定试验prequalificationtest

按一般商业原则对一种型号电缆系统在供货前进行的试验，以证明该电缆系统具有满意的长期运行

性能。

注1：预鉴定试验只需进行一次，除非该电缆系统的材料、制造工艺、电应力设计水平有实质性的改变。

注2：“实质性改变”定义为对电缆系统产生不利影响的改变。如果制造商申明某些改变并未构成实质性改变，则需提

供包括试验验证的详细例证。

3.2

1

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试验回路testloop

所有试验对象（包括电缆和附件）同时试验组成的串联回路。

3.3

模拟回路referencecableloop

作为参考回路，用于控制调节电缆线芯电流和电缆外护套温度。

3.4

温度控制系统Temperaturecontrolsystem

采用直流或交流电流对导体进行加热，利用水循环系统、电加热带控温等方式对电缆外护套进行加

热或冷却，以及采用封闭密封腔对测量设备温度控制的系统。

3.5

电缆绝缘层温度梯度temperaturegradientofcableinsulation

在电缆运行工况条件下，沿电缆绝缘层厚度方向的温度变化率，即电缆绝缘层内外温度差与绝缘厚

度的比值。

3.6

空间电荷测量spacechargemeasurement

利用脉冲电声法（PEA）或其它方法进行挤包绝缘电缆绝缘层中空间电荷分布的测量。

3.7

全尺寸电缆full-sizecable

与工程现场安装具有相同结构和额定电压的电缆，以区别于开发试验所用的模型电缆（样品）。

3.8

空间电荷测量电缆段spacechargemeasurmentsection

在进行预鉴定试验的电缆段中，一段剥除电缆铠装护套、装有空间电荷测量装置并进行绝缘层温度

差控制的电缆。

4试验条件

4.1试验对象

预鉴定试验应包括至少100m电缆和完整电缆附件（如工厂软接头、现场接头和电缆终端）每种类

型至少一种，其绝缘设计应满足工程实际应用需要。预鉴定试验前应进行机械预处理。

预鉴定试验的典型试验回路包含的试验对象见图1。

2

试验对试验对

象终端

象终端

附件试验对0.5m电缆，包

象间的电缆，含在附件试验

对象中

最少5m空间电荷测量

段，最少15m

附件试验对象间

的电缆，最少5m试验对试验对空间电荷设备试验对象电缆，最

象接头象接头少10m

图1试验回路内试验对象布置

4.2电缆设计热参数

电缆导体最高运行温度Tc,max：由电缆供货商申明。

电缆绝缘层内最大温差ΔTmax：由用户与供货商共同商定。

4.3电缆绝缘层温差控制方法

采用直流或交流电流对导体进行加热，利用水循环系统、电加热带控温等方式对电缆外护套进行加

热或冷却。

4.4试样电压参数

试样电压参数见表1

表1试验电压参数

试验电压说明

U0电缆系统设计的导体与屏蔽之间的额定直流电压。

UT型式试验和例行试验中的直流试验电压，推荐UT=1.85U0。

UTP1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，推荐UTP1=1.45U0。

UTP2预鉴定试验中极性反转试验的直流试验电压，推荐UTP2=1.25U0。

UP1当雷电冲击电压与实际直流电压极性相反时，电缆系统可能经受的雷电冲击电压最大绝

对峰值的1.15倍（见图2）

a

UP2,S当操作冲击电压与实际直流电压极性相同时，电缆系统可能经受的操作冲击电压最大绝

对峰值的1.15倍（见图2）

a

UP2,O当操作冲击电压与实际直流电压极性相反时，电缆系统可能经受的操作冲击电压最大绝

对峰值的1.15倍（见图2）

直流试验电压的纹波系数不应超过3%。

*由于直流系统的设计决定了同极性冲击受避雷器保护以及反极性冲击受换流器的保护，因此UP2,S不一定等

于UP2,o。

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图2操作冲击和雷电冲击试验电压示意图

4.5负荷循环（LC）

负荷循环包括加热过程和冷却过程。

24h负荷循环包括至少8h加热和至少16h自然冷却。在加热过程的至少最后2h，导体温度应不低

于Tc,max，且绝缘层内温差应不小于ΔTmax（30℃）。

4.6高负荷（HL）

高负荷包括一个连续加热阶段。在加热阶段的前8个小时内，导体温度应不低于Tc,max，且绝缘层

内温差不小于ΔTmax，直到高负荷试验结束。

4

注：当初始8h内不能达到规定温度，应增加加热时间。增加的加热时间不计入高负荷试验周期。

4.7零负荷（ZL）

不加热。

4.8极性反转（PR）

极性反转先从正极性电压开始，电压极性每24h负荷循环反转3次，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。极性反转时间应不超过2min。

4.9叠加冲击电压试验（S/IMP）

在冲击试验前应将导体温度加热到不低于Tc,max，且绝缘层内温差应不小于ΔTmax至少10h，并保持

到试验结束。在已承受U0（相应极性）至少10h，保持直流电压，在试验对象上叠加冲击电压，连续

10次；然后在同样的温度条件下对试验对象施加相反极性的直流电压U0至少10h，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，冲击电压波形应符合CIGRETB

496的规定。

5技术要求

5.1认可范围

预鉴定试验可评价电缆系统的长期运行可靠性，一般在开发试验完成后进行。预鉴定试验仅需进行

一次，除非电缆系统的材料、制造工艺、结构及设计参数发生实质性改变。实质性改变指可能对电缆系

统运行产生不良影响。如果进行了某些修改并声明这些修改不构成实质性改变，制造商需要提供包括试

验证据在内的详细情况。

电缆系统通过预鉴定试验的制造商可作为其他电缆系统的合格供应商，应满足以下条件：

a）额定电压U0不大于被试电缆系统的10%；

b）绝缘的平均场强计算值不大于被试电缆系统；

c）U0下电缆导体屏蔽与绝缘屏蔽处的拉普拉斯电场强度不大于被试电缆系统；

d）导体最高温度Tcond,max不大于被试电缆系统；

e）绝缘层最大温差ΔTmax不大于被试电缆系统；

f）LCC预鉴定试验合格的电缆系统，认可范围可覆盖VSC系统，反之不适用；

g）预鉴定试验合格的非铠装电缆同样适用于铠装电缆，反之亦然；

注：推荐使用较大导体截面电缆进行预鉴定试验以覆盖热机械因素；在长期电压试验后进行冲击电压试验以确认电

缆系统未发生热机械变化。

5.2预鉴定试验程序

基本试验程序如下：

a）长期电压试验；

b）叠加冲击电压试验；

c）空间电荷测量试验（扩展式），由供需双方协商；

d）检查。

5.3长期电压试验

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预鉴定试验周期不少于360天，电缆系统的导体温度和绝缘层温差应控制在设计水平。电缆附件和

相邻电缆以及空间电荷测量段的设计水平可不同。

用于LCC和VSC系统中的挤包绝缘直流电缆长期电压试验顺序见表2和表3，其中U0为电缆系

统设计的导体与屏蔽之间的额定直流电压。

表2电网换相换流器LCC系统中的挤包绝缘直流电缆系统

试验项目LCLCLC+PRHLHLZLLCLCLC+PR

循环次数3030204040120303020

+-+--+-

电压

1.45U01.45U01.25U01.45U01.45U01.45U01.45U01.45U01.25U0

注：LC=负荷循环，HL=高负荷，PR=极性反转，ZL=零负荷

表3电压源换流器VSC系统中的挤包绝缘直流电缆系统

试验项目LCLCHLHLZLLCLC

循环次数404040401204040

+-+--+-

电压

1.45U01.45U01.45U01.45U01.45U01.45U01.45U0

注：LC=负荷循环，HL=高负荷，ZL=零负荷

试验条件见4.5。

注：试验过程中，环境温度可能发生变化，除极性反转试验外，不同极性的负荷循环试验之间的电压停顿推荐不少

于24h，负荷循环不停止。

试验期间应不发生击穿。

5.4叠加冲击电压试验

试验可在一段或多段电缆上按照4.10规定的温度和程序进行，每段试样的有效长度应不小于30m。

a）正极性U0下，叠加负极性操作冲击电压1.2U0连续10次；

b）负极性U0下，叠加正极性操作冲击电压1.2U0连续10次；

供需双方商定需进行直流叠加雷电冲击电压试验时，所有试样应能经受：

a）正极性U0下，叠加负极性雷电冲击电压2.1U0连续10次；

b）负极性U0下，叠加正极性雷电冲击电压2.1U0连续10次；

应能耐受冲击电压试验，试验期间不发生击穿。

5.5空间电荷测量试验

电缆导体温度和绝缘层温度差应达到预定值，并保持不少于2h。空间电荷测量试验程序应按表4

执行。

表4挤包绝缘直流电缆空间电荷测量程序

试验项目ZLZLHLHLLCLC

循环次数111111

6

加压时间≥8h≥8h≥8h≥8h≥24h≥24h

电压+U0-U0+U0-U0+U0-U0

注：ZL=零负荷，TD=最大温度差试验，LC=负荷循环，各试验项目间电缆应短路24h。

电缆绝缘空间电荷稳态分布下的电场畸变率不大于20%，电场畸变率计算方法参考附录B。

注：该电缆段前后一米范围内在预鉴定试验或空间电荷测量期间发生的绝缘击穿、损坏不影响预鉴定试验结果的评

判。

5.6试验结束后检查

试验结束后，在试验回路中不同敷设安装条件的部位，如承受最大机械应力的弯曲段、接头安装部

位的最大热应力段等，截取不小于1米的电缆本体样品，与试验回路中的附件一同解剖检查。应无影响

电缆系统正常运行的劣化迹象，如电气劣化、热损伤、腐蚀或有害的结构变形等。

6试验结果评判、试验中断与恢复

6.1试验结果判断

预鉴定试验中电缆系统不击穿，并通过5.5.4试验结束后检查，则判定该电缆系统通过预鉴定试验。

6.2试验中断与恢复

如果一个或多个电缆附件不能满足要求，在更换后预鉴定试验可以在剩余的电缆和附件系统上进

行。试验完成后，原先剩余的电缆与附件判定通过预鉴定试验。而新替换的一个或多个附件需要排除在

外。试验也可以继续，直到新替换的一个或多个附件也通过试验。如果制造商要将替换的电缆附件包含

在预鉴定试验中，也可以在替换或修理之后，从最初的加热循环开始试验。

如果在试验中发生击穿而致使试验中断，击穿部分去除后试验可以继续。如果击穿发生在负荷循环

或冲击试验过程中，击穿段去除后剩余部分应重新试验。如果击穿发生在某一恒定负荷周期，剩余试验

对象应将未施加的时间补充到剩下试验周期里。

因试验电源或其他试验设备外部原因引起的试验中断，试验可以恢复继续进行。如果中断时间小于

30分钟，预定的负荷循环试验可以恢复进行。如果中断超过30分钟，预定的负荷循环试验应重新开始。

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附录A

（规范性附录）

空间电荷测量试验方法

A.1适用范围

本方法适用于设计温度和电压范围内电缆绝缘内的空间电荷测量，也可用于研究电缆绝缘内的空间

电荷随温度和电场变化的特性研究。

A.2试验设备

A.2.1温度控制系统设备

温度控制系统包括以下组件。

1）加热系统：采用直流或交流电流对导体进行加热，实现试验回路和模拟回路中绝缘层内侧（线

芯侧）加热的设备。

2）冷却系统：可实现电缆外护套强迫制冷功能的设备。

3）控制单元：通过对试验回路和模拟回路中电缆绝缘层内侧加热和外侧冷却温度的控制，实现设

置的温度梯度分布。

A.2.2空间电荷测量设备

空间电荷测量设备主要包含以下组件。

1）直流高压源：用于对电缆绝缘层施加极化电场；

2）检测激励源：根据空间电荷-电信号转化的原理，采用不同的激励源，其中电声脉冲法（PEA）

为电脉冲、压力波法（PWP，LIPP）为压力脉冲，热阶跃法（TSM）为热阶跃源；

3）信号检测模块：用于对表征空间电荷分布的电信号的放大、滤波和采样；

4）数据处理模块

A.3温度条件

交联聚乙烯（XLPE）绝缘电缆在如下温度范围进行试验，其它挤包绝缘材料以供应商或与用户协

商确定：

1）电缆导体最高工作温度Tcond,max不大于90℃；

2）电缆外护套温度范围20~70℃；

3）电缆绝缘层温差ΔTmax由供应商申明；

4）模拟回路热电偶测温