试验方法

Report
GB/T 3048的修订和诠释
主讲人
万树德
2008年6月第1稿,2012年8月第10次修改
线缆产品性能的要求
• 任何产品的性能要求来源于二大因素:首
先是基本使用功能提出的要求,其二是产
品应能适应所使用的环境、使用状态方式
以及安装敷设过程中提出的技术要求。
• 线缆产品通常是沿长度进行敷设、安装或
移动式使用,产品使用环境错综复杂。所
以在考虑满足基本使用功能要求时,预留
的安全系数都较大。这些要求都应以试验
项目来支撑,涉及一系列试验方法,其中
电性能试验最为重要。
产品的电性能项目
• 导电性能:.2-金属材料(导体材料、金属
屏蔽层、金属护套和电阻材料)电阻率试
验;.3-半导电橡塑材料体积电阻率试
验;.4-导体直流电阻试验。
• 绝缘特性:.5-绝缘电阻试验;.16-表面
电阻试验;.11-介质损耗角正切试
验;.12-局部放电试验。
• 绝缘强度:.14-直流电压试验;.8-交流电
压试验;.13-冲击电压试验;.7-耐电痕试
验;.9、.10–绝缘线芯、护套火花试验。
电性能试验方法制定历程
• 我国最早于1966年公布 GB 764~767-65
《电线电缆试验方法》,含4个电性能试验
标准;1982年制定一个新标准;1983年修
改并制定共11个新标准;1992年发布实施3
个电性能试验新标准;1994年修改并制定
共13个新标准;新版GB/T 3048,经合并修
订为14个分标准,已构成一个标准系列。
• 40多年来,电性能试验方法标准经多次修
改,不断完善。标准有巨大的包容性和科
学规范,在电缆行业中得到广泛的应用。
标 准 编 制 的 依 据
• GB/T 1.1~.3《标准化工作导则》、GB/T
20000.1~.5《标准化工作指南》和GB/T
20001.1~.4 《标准编写规则》;
• 系列标准概念,GB/T 1.1规范:“在一般
情况下,针对每个标准化对象应编制一项
单独的标准,并作为整体出版。在诸如下
列特殊情况下,可在相同的标准顺序号下
将一项标准分成若干个单独的部分……”
• GB/T 3048是系列标准,只有.1是通用的。
新版标准采用IEC概况
• .2修改采用IEC 60468:1974;.12修改采
用IEC 60885-3:1988。
• .13修改采用IEC 60230:1966和IEC
60060-1:1989。
• .8和.14非等效采用IEC 60060-1:1989。
• 关注:.9和是参照BS 5099:1992制定的,
最新已有IEC 62230《电缆—火花试验方
法》,应作为下次修改标准的依据。
GB/T 1.1第4.1“要求”
• 标准所规定的条款应明确而无歧义,并且:
a)在其范围所规定的界限内按需要力求完
整;b)清楚、准确、相互协调;c)充分考虑
最新技术水平;d)为未来技术发展提供框架
e)能被未参加标准编制的专业人员所理解。
• .14增加“对电线电缆试样的直流耐压试验
应于试样的绝缘电阻测量后实施” 。
• 珍惜本次培训班给予的很好地交流机会。
试验方法的“细节”
• GB/T 1.1规定 试验方法的细节;
• a)原理;b)试剂或材料; c)装置;d)试样
和事件的制备和保存; e)程序;f)结果的表
述,包括计算方法以及测试方法的精密度;
g)试验报告。
• 新标准的细节:范围、规范性引用文件、
术语和定义(如有的话)、试验设备、试样
制备、试验程序、试验结果及计算(评定)
(如有的话)、注意事项(如有的话)、试验
设备的校验(如有的话)、试验记录。
关于“试验报告”
• “试验报告”是试验方法中重要的组成部分。
• 前版标准仅.2有“试验记录和试验报告”,
为此,新版标准中增加“试验记录”一章。
• a).7“在试验开始和完成试验以后,至少应在
两个相反的方向摄下试样的彩色照片”;
b).12 “回路灵敏度校验和背景干扰值”;
c).13 “冲击试验的波形示波图”;
• .8等有“大气条件”;为此,特在.1中增加了
“标准参考大气条件”的参数。
GB/T 3048.1宣讲(一)
• .1是电线电缆电性能试验系列标准的第一
个分标准,名曰“总则”。这是后续各分
标准都必须遵循的指导原则。但是,查询早
期相关的IEC标准,均未见总则这一分标准。
• 最新的标准,如IEC 60851-1(1996)《绕组
线试验方法 第1部分:一般规定》,规范
了“定义和试验方法总则”。这种类似
“总则”分标准的结构,很具有典型意义。
“范围”的界定
• 原版标准规定:本标准适用于各种电力电
缆和电气装备用电线电缆……也适用于其
他电线电缆及材料的类似性能试验。
• GB/T 3048的界定却很困难,难以表述清晰、
准确、到位。后续标准有金属导体材料、
半导电橡塑材料、通信电缆、电缆附件等,
很难有明确包括后续标准全部试样的表述。
• 特别困惑 IEC 60060界定“本标准仅适用
于最高电压Um在1kV以上的设备的试验”。
新版标准修订概况
• 在.1“总则” 中,统一表述为“适用于各
种类型电线电缆及材料的电性能试验”;
• 在.3中,表述为“适用于测量电线电缆用
橡皮和塑料半导电材料的体积电阻率”;
• 在.8中,考虑到该标准应用的历史状况,保
留“电力电缆和电气装备电线电缆”以及
“通信电缆”的表述和接线图;
在.13
中,增加“最高额定电压Um为1kV及以上的
各种类型及其附件”的界定;
• 在.14中,修改统称为“电线电缆产品” 。
GB/T 3048.1宣讲(二)
• GB/T 1.1:“试验方法……测定特性值,检
查是否符合要求,以及保证结果的再现性”;
这是非常重要的理念,如果不同实验室的数
据不可比,则制定试验方法还有什么意义?
• 重复性-在相同测量条件下,对同一被测物
理量进行连续多次测量所得结果之间的一
致性;再现性-在改变了的测量条件下,同
一被测物理量的测量结果之间的一致性。
GB/T 3048.1宣讲(三)
• GB/T 3048后续部分除应符合“总则”中第
3章“试验的一般规定”外,还应规定试验
设备、试样制备和试验程序。
• “试验设备”-.7对耐电痕试验用的变压器
作了重要修改;“试样制备”-.12中增加无
局部放电终端;“试验程序”-.3增加 “测
量半导电橡塑材料工作温度……体积电阻
率的试验程序应由供需双方另行商定”。
GB/T 3048.1宣讲(四)
• “本标准规定的试验方法首先是作为型式试
验用的。某些试验项目其型式试验和经常
进行的试验(如例行试验)的条件有本质上
的区别,本标准已指明了这些区别”。
• 增加“……型式试验和抽样试验时,三芯及
以下的电缆每芯均应取样,超过三芯的电
缆应取三个芯的试样,如多芯电缆各芯颜
色不同时,应取不同颜色的试样”。
GB/T 3048.1宣讲(五)
• 第3.6条全新规定,敬请关注:
• GB/T 3048 后续部分中,对于同一试验项目
有一种以上的试验方法(含不同的测试原理、
不同的试样环境条件化处理和不同的试样
制备方法)时,分为基准试验方法和常规试
验方法,两种方法均适用于正常电缆产品
的检验,检验者可根据具体条件采用。但
有争议时应以基准试验方法为准。
GB/T 3048.1宣讲(六)
• 如何进行校准,有人要求标准中给出计量
的周期,也曾考虑运行检查的内容,但都很
难加以规范。最后规定了三条:
凡对检验的准确性或有效性有影响的试
验设备,在投入使用前必须进行校准。
凡是进行电线电缆产品特殊检验的试验
设备,应按检定方法标准校准。
为确定试验设备处于预期使用要求的状
态,应按规定进行定期校准。
.2和.4标准的技术相关
• .4主要是总结长期导体电阻试验的成熟经
验,并参照.2的技术相关性,进行如下修改:
• .2规定:试样电阻应不小于10μΩ;.4修改
双臂电桥的测量范围(2×10-5~99.9)Ω。
• .4修改为“电位接触应由相当锋利的刀刃
构成,且互相平行,均垂直于试样”。
• .4修改为“可用比例为1:1.41……如两者
之差不超过0.5%”。
经典直流电阻检测技术
• 使用凯尔文双臂电桥时,标准电阻和试样
间的跨线电阻应明显地既小于标准电阻,
又小于试样电阻。
• 应注意消除由于接触电势和热电势引起的
测量误差。
• 对微细导体进行测量时,在满足试验系统
灵敏度情况下,应尽量选择最小的测试电
流以防止电流过大而引起导体升温。
.4导体直流电阻试验
• 所有的电线电缆产品,都要进行导体电阻
检验,GB/T 12706规定:a)应对例行试验
中的每一根电缆长度所有导体进行测量;b)
成品电缆或从成品电缆上取下的试样,保
持适当温度……后测量;c)也可选取将导
体试样浸在可以控制的液体槽内,至少浸
入1h后测量;d)应按GB/T 3956规定的公式
和系数校正到20 ℃下1km长度的数值。
导体试样浸液体槽内检测
GB/T 3048.4宣讲(一)
Rx
1000
R20 

1   20 (t  20)
L
式中:t —测量时的导体温度(环境温度)。
• 增加“注:按公式(1)的定义,t应为导
体温度。本部分的试验方法采用环境温度
代替导体温度,并规定了相关的要求”。
• “导体相当电阻率”。 这些不起眼的修改,
却是力求从理论上把基本概念说清楚。
GB/T 3048.4宣讲(二)
• 将GB/T 3956“电缆的导体”认可的温度校
正系数Kt公式直接引用过来,并给出
(0℃~40℃)的Kt值,这样使用更方便。
• 下述为近似公式,但能计算出足以达到在
测量环境温度和电缆或软线长度的准确度
范围内的实际值。
1
250
Kt 

1  0.004(t  20) 230 t
GB/T 3048.4宣讲(三)
• 补充了“也不应导致试样导体伸长”。
• 补充了“……如用试剂处理后,必需用水
充分清洗以清除试剂的残留液”。
• 增加了 “对于阻水型导体试样,应采用低
熔点合金浇注”。
• 原标准规定“采用标称截面与试样相同的
铝压接头”是不现实的,为此新标准将
“标称截面……相同的表述删除。
GB/T 3048.4宣讲(四)
• 型式试验-试样应在温度为(15~25)℃;
例行试验-试样应在温度为(5~35)℃ 。
• 我们感兴趣的是环境温度及其变化范围,
新版标准对型式试验“温度的变化范围应
不超过±1℃”。这个要求我们倒是有实验
数据,说明是可以达到的。
• “应使用最小刻度为0.1℃的温度计测量环
境温度……距离墙面应不少于10cm……并
应避免热辐射和空气对流的影响”。
GB/T 3048.4宣讲(五)
• 计算结果首先应符合有效数字位数的运算
法则,更重要的还应取决于测量系统的误
差,并不能仅按产品标准来确定。
• 电桥可以是携带式电桥或试验室专用的固
定式电桥。采用携带式电桥测量漆包线直
流电阻时应特别关注。
• “……如根椐直流电流-电压降直接法原理,
并采用四端测量技术,具有高精度的数字
式直流电阻测试仪”。
导体夹具及其探讨
• 夹具是导体电阻测量首先要解决的问题。
70年代,我们去各大电缆厂抽样,看到了
自制的夹具。后按Tettex的说明书,研制
了的用于电缆导体测量的商品化的夹具。
• 研究表明,关键在于使导体中流过的电流
均匀,主要取决于夹具中电流(I)和电位
(U)端的距离。如果两端(I-U)间的距
离太近,就表现出局部电流线不平行的电
位降。因此必须将(I-U)端部移开,以达
到1.5倍周长满足电流线均匀。
测 试 仪 器 的 发 展
• 测量电阻传统采用直流电桥;90年代起,
逐渐有数字式仪器问世,如北京三晶科技
产品制作厂的快速测量微欧计,上海虹桥
检测仪器厂的ST型数字式电阻测试仪等。
• 上海远中电子仪器厂的PC36系列直流电阻
测量仪,增加“反向电流测量、倍率电流
测量、热电势平衡 ……”等实用性功能。
• 我国已进口能进行在线检测的直流电阻测
试装置,这引起国内仪器制造厂和电缆生
产厂家的关注。
在线检测导体电阻仪器的探讨
• 难度:夹具,特别是试样温度的测定。
• 试样温度的测定,只能测导体的外表面温
度或环境温度。由于环境温度是不可控的,
在线检测又要求快速测定,留给温度平衡
的时间很短,这正是难度所在。
• DZ-3测量仪:a)引入成缆系数K;b)建议
使用红外测温仪对导体温度准确测量或对
导体周围温度进行准确测量,值得探讨?
.5 绝 缘 电 阻 试 验
• GB 765-65就制定了 “直流比较法” 。
• GB 3048-83版,推出了两个分标准:
即.5“检流计比较法”和.6“电压-电流法”,
高阻计是测量回路中的微小电流,从测量原
理来说,符合欧姆定律,称为“电压-电流
法”;
• GB/T 3048.6-1994,增加“悬浮法”概念,
但将测试充电修改为1min,确是一大败笔。
• 经多次修改日趋完善,测试技术也不断发展。
等值回路和充电电流曲线
绝缘电阻R=外施电
压E/漏导电流Ir
GB/T 3048.5宣讲(一)
• IEC 60502“…应施加足够长的时间以达到
合理稳定的测量,要求不短于1min,不超
过5min”;GB3048.6-83 “……测量电阻值
1×1012Ω及以下试样1min;1×1012Ω以上
的试样 5min”;GB3048.6-94版却对此进行
了修改,明确“……充电时间为1min”。
• 根据绝缘电阻定义,新版标准“充电时间
不得少于1min,但不超过5min ,通常推荐
1min读数”。
GB/T 3048.5宣讲(二)
• 94版提出“采用输出端对地悬浮的高阻计
测量绝缘电阻”的概念,即“悬浮法”;
• 2007版“……高阻计的高压端连接试样的
另一极(水,允许接地);当采用通用的
高阻计测量绝缘电阻时,浸入水中的试样
必须对地绝缘,否则将使高阻计因输出的
高压端对地短路而损坏,或可能由于加热
电源的影响造成测试误差增大”。
GB/T 3048.5宣讲(三)
• 从GB 765-65起,有条规定并不符合测试现
状,但经几次版本修改尚未变动。新版标
准修订为:“单芯电缆应浸入水中,测量
导体对水之间的绝缘电阻;多芯电缆应分
别就每一线芯对其余线芯进行测量”。
• 补充“若要求测量多芯电缆线芯与屏蔽间
的绝缘电阻,则应将所有线芯并联后进行
测量”,这是针对有屏蔽层电缆的。
GB/T 3048.5(四)
• 高温下绝缘电阻的测试:
单芯电缆或要求考核绝缘电阻常数Ki 则
应制作屏蔽层,按IEC 60245.2的规定检测。
多芯电缆按JB/T 3302-1999“承荷探测电
缆”规定 “从被试多芯电缆上截取(3~5)
m试样,将端头作适合于绝缘电阻测量的处
理后,放入烘箱中。在达到规定试验温度后,
保温2h,测量电缆线芯间的绝缘电阻”。
GB/T 3048.5宣讲(五)
• 根据GB/T 12706,新版增加第7.4条-体积
电阻率应由所测得的绝缘电阻按下式计算:
2LR X
11
 
 10
ln(D / d )
LR X
11
Ki 
 10  0.367
lg( D / d )
GB/T 3048.5宣讲(六)
• 原版标准规定:“20℃时每公里长度的绝缘
电阻按下式计算:R20=K RL;K-绝缘电阻温
度校准系数,由专门的文件规定。”
• 据我们所查询,至今尚未找到可作为标准的
“专门的文件规定,这无疑给使用带来困惑。
• 作如下修改:增加注 “型式试验系在6.3
规定的标准环境下进行,其试验结果不须
进行温度校正;公式(2)仅适用于对例行
试验结果的温度校正。”明确“绝缘电阻
温度校准系数,应由供需双方商定”
确定绝缘电阻温度校正系数
• 电线电缆绝缘绝缘电阻受温度变化的影响
很大,一般说来符合下列经验公式:
ρt=ρ0e-β(t-t0);β-绝缘电阻温度系数。
• 绝缘电阻与温度的关系符合指数规律,当
以半对数作曲线图时,两者成线性关系,
β即为直线的斜率。适用中常近似的用数
理统计方法求出β值,再引出绝缘电阻温
度校正系数K ;K =eβ(t-t0) =C (t-60) 。
GB/T 3048.5宣讲(七)
• 从直流比较法到检流计比较法,再回到直
流比较法,测量范围(105~2×1015)Ω。
• 测量电压一般为(100~500)V;取消
1000V,这样充分反映电缆的特点。
• 标准中加了“一般”两字,意味着可采用
更高的测试电压。显然,这对研究性试验
有意义。如延伸到高电压场合使用,即
与.14中“试验电流的测量”相衔接。
高阻计测试系统原理图
• 电压-电流法如被测电压和电流在同一台仪
器直接以电阻表示,则可称之为“高阻计
法”。其典型接线如下图:
提高高阻计上量限途径
• 提高直流输出电压Ut ,但Ut的大小是根据
被测试样的要求来确定的。
• 降低放大器输入电阻压降Us,可以提高高
阻计的灵敏度,但灵敏度的提高受到信噪
比的限制;ZC31-1型灵敏度高两个数量级。
• 提高直流放大器输入电阻Ri。Ri采用金属膜
地电阻、测量膜电阻等。由于受材料和制
造工艺等因素的限制,最高阻值为1012Ω。
高阻值绝缘电阻测试
• “如试样的绝缘电阻大于1×1012Ω和测量时
因外界电磁场或试样运动产生的摩擦会引
起测试不稳定时,可在试样静置在整体屏
蔽的条件下进行测试……”。
• 这是本所制定检测方法标准、为验证IEC产
品标准的要求进行大量绝缘电阻试验研究
工作的总结。此外,还特制作了屏蔽试验
箱,以满足电缆产品高绝缘电阻检测需要 。
测试仪器及其开发
• 上海电缆厂转让上海电工仪器厂YY21绝缘
电阻测试仪(直流比较法)(105~1012) Ω;
• 上海电动工具研究所SDD 5320型绝缘电阻
测试仪(104~1012)Ω;上海电表厂ZC36、
ZC31-1(电压-电流法)(108~1016)Ω;
• ZC-46派生出ZC-46A(电线电缆专用)-(悬浮
法)(104~1016)Ω;上海远中电子仪器厂ZC90A绝缘电阻测试仪(105~2×1015)Ω。
关于绝缘电阻换算的讨论
• 问题:如果一根电缆长500 m,用绝缘电阻测
量的结果为50 MΩ,那末如何用MΩ/km来表
达?a)25 MΩ/km;b)100 MΩ/km;c)不变;
作者认为三个答案都是错误的。断言
“……并不表示绝缘电阻和长度成线性反
比关系”。
• 有论文给予反驳,引出第7.2条的计算公式:
RL=RXL;得出RL=25(MΩ·km),并指出量纲也反
映了绝缘电阻和长度成线性反比例关系。
.8 交 流 电 压 试 验
• 电线电缆产品都是在工频电压下运行的交
流电压试验与产品运行的工况一致 。
• 电气实验室最常用的是试验变压器。变压
器加整流器即为直流装置;再对电容器并
联充电串联放电,这就是冲击电压发生器。
• 高压技术人员,为了延展试验设备的工能,
利用现有设备进行变换,搭临时试验摊头,
这是十分重要的技能。
非等效采用IEC 60060
• 本部分非等效采用IEC 60060-1:1989。该
非等效采用的方式:“国家标准与相应国
际标准在技术内容和文本结构上不同,同
时它们之间的差异也没有清楚地被标识”。
• “非等效”程度不属于采用国际标准,但
在“前言”中列出了与IEC标准的主要技术
差异,便于我们解读本标准与对应的IEC标
准,体验“非等效”的实质内容。
GB/T 3048.8宣讲(一)
• 将“工频交流电压”的“工频”两字删去;
因工频是一定频率的交流量,概念应准确。
• 修改为“试验电压应为频率(49~61)Hz
的交流电源,通常称为工频试验电压。”
现场试验规定为(20~300)Hz。
• 对串联谐振回路作了修改和完善:“通过
改变回路参数或电源频率,就能够把回路
调整到谐振,即又认可了调频式工频串联谐
振,可以用在实验室内,应引起充分关注。
GB/T 3048.8宣讲(二)
• 增加注释 “如果诸谐波的方均根(有效)
值不大于基波的方均根值的5%,则认为满
足上述对电压波形的要求”;增加注释
“容许偏差为规定值与实测值之间允许的
差值。它与测量误差不同,测量误差是指
测量值与真值之差”。
• 补充 “试验回路的电压应稳定,不受各种
泄漏电流的影响。试样的非破坏性放电不应
使试验电压有明显的降低,以至影响试样
破坏性放电时的电压测量”。
GB/T 3048.8宣讲(三)
• 定义“试验电压值”和 “总不确定度e”。
• 将试验电压测量规范“用GB/T 16927.2规
定认可的测量装置进行测量”和 “用认可
的测量装置校准未认可的测量装置”,将IEC
规定与GB/T 16927.2有机地柔和在一起。
• 电压的测量“…或用符合GB/T 311.6的球
隙进行测量…通常可用不低于50%的试验
电压值外推”。这是高压测试技术中很经
典方法,通常采用带试样进行校验,实施测量。
GB/T 3048.8宣讲(四)
• 增加“可采用脱离子水终端,也可采用其
他型式的试验终端”;“应采用特殊方法制
备矿物绝缘电缆试样,以避免影响电缆端头
的密封…从而导致试样击穿造成误判断”;
• 增加-试验中如发生异常现象,应判断是否属
于“假击穿”。假击穿现象应予排除,并重
新试验。只有当试样不可能再次耐受相同
电压值的试验时,则应认为试样已击穿。
GB/T 3048.8宣讲(五)
• 应按下列规定接线方式接线……但必须保
证试样每一线芯与其相邻线芯之间,至少经
受一次按产品标准规定的工频电压试验。
• 补充“注:多芯电缆中心的一根线芯(或
诸线芯)作为第一层;如有金属套(屏蔽)
或铠装作为最后一层,试验时应接地”,并将
原标准不确切的表述“相邻层间”删去。
• 增加“试样的逐级击穿试验,可由供需双方
商定每级升压的数值和耐受时间。推荐每
级耐受时间至少5min”。
“不论采用那一种方式都应满足试样试验所需
的电压和电容电流的要求” I=U0ωC
电压
等级
8.7/10kV
26/35kV
63/110kV
127/220kV
截面
mm2
电容
μF/km
电流
A/km
电容
μF/km
电流
A/km
电容
μF/km
电流
A/km
电容
μF/km
电流
A/km
240
0.3439
0.94
0.1805
1.47
0.129
2.59
-
-
300
0.3755
1.03
0.1945
1.59
0.139
2.79
-
-
400
0.4213
1.15
0.2146
1.75
0.156
3.13
0.118
4.71
500
0.4613
1.26
0.2321
1.90
0.169
3.40
0.124
4.94
630
0.5099
1.39
0.2533
2.07
0.188
3.78
0.138
5.50
交联电力电缆的电容量
18/30kV
6/6,6/10kV 8.7/10,8.7/15kV
26/35kV
电压
截面
μF/km
A/km
μF/km
A/km
μF/km
A/km
μF/km
A/km
50
0.136
2.70
0.2367
1.34
0.1917
1.84
0.1150
2.35
70
0.151
2.98
0.2693
1.52
0.2167
2.08
0.1263
2.58
95
0.164
3.25
0.2999
1.70
0.2400
2.30
0.1368
2.79
120
0.176
3.48
0.3266
1.86
0.2603
2.49
0.1460
2.98
150
0.189
3.75
0.3570
2.02
0.2834
2.71
0.1563
3.19
185
0.203
4.01
0.3873
2.19
0.3123
2.99
0.1665
3.40
240
0.221
4.37
0.4290
2.42
0.3439
3.29
0.1805
3.68
300
0.239
4.72
0.4706
2.66
0.3755
3.60
0.1945
3.97
i=uωC,u分别取3.5u0、3u0、3.5u0、2.5u0。
图1:等值图
图2:矢量图
从矢量图可看出,电容电流流过感抗产
生容升现象,即uAO>us;所以,必须从高
压侧直接测量,否则会引起较大测量误差。
GB/T 3048.8宣讲(六)
• 在引出三种基本测量方法前,增加限制词
“对于电力电缆的例行试验”,这种表述
技术定位准确。
• 参照GB/T 16927.2,首次定格为“总不确
定度应在±3%范围内”。
• 修改为“分压器…测量有效值时应接至准
确度达0.5级的低压读出装置;测量峰值时应
接至不确定度不超过±1%的低压读出仪器”
· C-试样电容; L-可调电感;R-回路
等值电阻(包括可调电抗器和馈电变压
器的损耗、高压导线的电晕损耗和试样
介质损耗,脱离子水终端的损耗等)
· 谐振条件:
ωL=1/ωC
· 回路品质因数: Q =ωL/R;
串联谐振试验系统特点
• 馈电变压器和调压器的设备容量小,可减
小Q倍,大大减少进线功率。
• 串联谐振装置所输出的电压波形较好。
• 试品击穿时,则失去了谐振条件,这时没
有过电压、过电流,回路不用保护电阻。
• 串联谐振设备对于试样的局部放电试验,
介质损耗试验具有较佳的功能。
• 进行外绝缘的湿闪及污闪试验有弊端。
国外工频串联谐振试验装置
• 1940年,英国的Ferranti和挪威电缆厂才联
合将这种认识变成一个实际的方案,在1950
年最终建成一个600kV、2400kVA的串联谐
振试验装置;美国有一套300kV、24000kVA
串联谐振系统,供给345kV以下电缆进行负
荷周期试验;英国采用两台400kV试验变压器
(谐振系统),谐振电抗器放在主变压器的油
箱内;英国电缆公司采用两台300kV试验变
压器串接,试验回路采用串联谐振系统,由
11kV电源进线,其电抗器变化范围为40:1。
Siemens柏林电力电缆厂
我国工频串联谐振试验装置
• 上海电缆研究所于60年代,完成了工频串
联谐振回路模拟试验;
• 70年代,电缆所的三套试验装置:
2×250kV、1A(研制);150kV/25kVA;
3×500kV、4A(沈变)工频串联谐振装置;
• 我国的串联谐振试验装置,是本人应烟台
电缆厂的要求,由营口特种变压器厂研制,
属第二代产品,基本达到国外水平。
GB/T 3048.8宣讲(七)
• 图A1中将原标准的升压变压器低压侧加可
调电抗器结构用高压可调电抗器代替。这
一新技术的采用,使回路的Q值由前版标准
的“Q>12”,提高到本次修订的“Q>30”。
• 为满足短段试样进行型式试验且采用脱离
子水终端时,回路的Q值将大大降低,为此,选
择的馈电变压器应具有足够的电压输出。
• 体现了“充分考虑最新技术水平”的要求。
火 花 试 验
• 定义:电缆通过周围电极时该电极对其施
加试验电压的一种绝缘试验。
• 火花试验是特殊的耐压试验,其试验电源
为变压器或直流设备,其试样为绝缘线芯
或挤出护套。
• 火花试验是现场进行的,对操作人员的安
全保护特别重要 ,标准中特别列有“保护
电极”和“安全保护连锁装置”两节。
• 探讨水试和干试 的等效性,有不同的结论。
火花试验的发展历程
• 从30年代中期起,首先有工频火花试验机
出现且英国颁布了标准,确认工频干试可作
为水试的替代方法;60年代中后期,经研究证
实火花检验可采用高频或脉冲波。其中脉
冲火花检验被美国“全国电气制造者协会”
所采纳,以代替浸水耐压试验。1968年,UL同
意对有标示的产品使用高频火花检验(3kHZ)。
1976年加拿大标准学会采纳了3kHZ火花检
验,并且很快把这一方法扩展到线、缆工业。
• IEC 62230,有工频、直流、脉冲和高频电源。
我国的火花试验标准制定
• 最早是GB 3048.10-82“挤出防蚀护套火花
试验”。接着 GB 3048.9-83 “绝缘线芯工
频火花试验”标准问世。我国电缆行业中
使用最多是工频火花试验机。
• 为了研制并推广直流火花试验机,我们又
制定了GB/T 3048.15-1992“绝缘线芯直流
火花试验”。
• 根据GB/T1.2-2002的规定,将.9和.15合并
纳入GB/T 3048.9“绝缘线芯火花试验”。
GB/T 3048.9宣讲(一)
• 在第1章“范围”中删除了包含要求的部分;
• 根据GB/T 1.1“范围不应包含要求”的规
定,将“执行电线电缆产品标准时,可采
用直流火花试验替代工频火花试验”删除;
将“试验环境的相对湿度宜保持在85%以
下”删除。因为现场进行是不可能控制。
• 第2章“规范性引用文件”补充了相关标准;
• 增加了第3章“术语和定义”。
GB/T 3048.9宣讲(二)
• 修改了对直流高压电源脉动的规定:
• “脉动因数不大于5%的直流电压”,修改为
“其峰值对峰值应不超过直流电压的5%范
围”,这两种规定相差一倍,敬请关注。
• 增加第9章“试验记录”……;
• 对于被试绝缘线芯每点通过工频和直流电
极的最短时间的规定置于两项,并根据BS
5099增加了相应的注释”。
GB/T 3048.9宣讲(三)
• 在第6章“试验程序”中将试验电压由规定
值改为推荐值;
• 为与系列标准的结构协调统一,将前版标
准.9和.15 的“试验前准备”和“试验电压”
两章纳入新版第6章“试验程序”。
• 本次修订将前版标准.9和.15的试验电压,
统一整合为新版标准的表1。由于试验电压
是很重要的参数,一般试验电压应在产品
标准中规定,所以表1给出的试验电压值改
为推荐值,敬请关注。
GB/T 3048.10宣讲(一)
• 补充了相关标准;增加了“术语和定义”、
“试验设备的校准”;增加 “试验记录”;
• 将标准名称“挤出防蚀护套火花试验”中
“防蚀”两字删除,因其作用是从外部保
护电缆。只有包覆在铝套(或铝丝)外面
的护套,才具有“防蚀”的作用。
• 对于高压电缆的绝缘型护套,IEC 60229采
用直流耐压试验,不认定火花试验。
GB/T 3048.10宣讲(二)
• 在第4章“试验设备”中删除了高频火花试
验机;在第6章“试验程序”中删除了高频
火花机的相关规定;
• 鉴于在GB/T 2952.1-89已将高频火花机的
相关内容删除;所以,新版标准在第4章、
第6章共三处删除了高频火花机及相关规定。
• 高频火花机最大的优点,是走线的速度很
快,但应解决设备认可的问题。
GB/T 3048.10宣讲(三)
• 第6.2条规定:“当采用直流火花试验机进
行试验时,被试电缆金属套或铠装一般应
与直流电源的负极相连接。”这样正好与.9
“电源的正极性应接地,负极……与试验
电极相连” 。对直流设备的极性要求相反。
• 鉴于.9的规定是参照BS 5099要求,而.10的
规定是参照IEC 60229的要求,都不宜更改。
故新版标准表述中采用“一般”两字,以
便在标准实施时可权宜运作。
BS 5099:1992简介
• 明确规定“高频或脉冲火花机是用于检测
额定电压0.6/1 kV以下的电线电缆”;
• 增加了高频电源和脉冲电源;并补充了高
频和脉冲火花试验电压值;在“附录B1”高
频火花机的“灵敏度测试”中,明确火花
间隙短路状态下的稳态电流不超过600μA;
• 在“附录C”中,补充了火花试验效果的检
定程序;在“附录D”中,规范了人工击穿
装置所用的针。
UL标准有关火花试验简介
• 对灵敏度并无要求;
• 规定了高压交流火花试验电压值;
• 电极长度不作规定,但电线穿过电极的速
度应保证电线上任何一点与电极的接触时
间总共不小于18个电源电压的正负峰值。
使用下列公式确定电线最大允许通过速度:
(m/min)=(1/150)×频率(Hz)×电
极长度(mm)。
高频火花试验机探讨
• 标准修改时,要求增加高频火花试验的内
容,以便于产品的认证工作,引起关注:
• 随着科学技术的不断进步和发展,电线生
产设备的自动化程度不断提高,挤出机的
自动温度控制、激光测厚仪的绝缘厚度测
定与放线速度的自动调整、自动放线轮的
快速自动切换、收线轮的自动切换和贮存、
电线张力自动控制和调整等的应用,使得
电线的生产速度大幅提高至1000m/min以
上,也极大地促进高频火花机的应用。
火花试验标准修改的遗憾
• 涉及到高频火花机有两个标准,即BS和UL:
• 其中试验电压值、允许走线的速度有差异;
• 特别是BS标准要求灵敏度为600μA,UL标
准对此无要求;
• 高频火花机尚无检定的完善手段和标准。
• 高频火花机和试验方法的制定,目前的条
件还不成熟,所以新版标准暂不增加高频
火花试验,这是比较遗憾的一件事。
IEC 62230:2006简介
• IEC 60230:06《电缆火花试验的试验方法》
• 认可了交流、直流、高频和脉冲四种电源。
推荐的试验电压,与BS标准有较大的差异。
• 试验电压的变化(IEC与GB/T),以交流电压
(kV)为例:1)0.26-0.50档,5→4;2)0.761.00档,7→6;3)1.76-2.00档,13→15;
4)2.26-2.50档,16→20;5)2.51-2.75
档,17→25;6)2.76-3.00档,19→25;
电性能试验的无穷魅力(一)
• 85版引用了相应的GB 3048-83。但97版
起有了.2“试验方法”分标准,其中包括
4项电性能试验项目。
• 导体电阻试验的公式,仅考虑铜导体。
• 试样的处理很简单,不像GB/T 3048那样
复杂。但应作第二电极,如浸入水中。
• 新版GB/T 3048采用GB/T 5013.2“温度
90℃以上的电缆绝缘电阻”试验方法。
电性能试验的无穷魅力(二)
• GB/T5441规定了通信电缆重要电气参数的
试验方法,仅.2 “工作电容试验 电桥法”
可用于电力电缆检测。
• .2“规定:测试频率为800~1000Hz,采用
对称电桥或交流电桥。
• GB 11017-89规定,电容试验按GB 3048.11
检测,即采用高压电桥法。
• 船用电力电缆等有“浸水电容试验”,用
电容的变化来考核绝缘的吸水程度。
电性能试验的无穷魅力(三)
• 电缆采用多种屏蔽结构的方式,但屏蔽效
果的试验方法,还需开展研究工作:
• GB 9330用屏蔽结构来保证,没有检验项目。
• “理想屏蔽系数试验”采用工频试验方法。
• 上缆所等提出的“高压变电站用屏蔽型性
能试验方法”,采用冲击电压的试验方法。
• GB/T 5023检测“屏蔽电缆转移阻抗” 。
• 变频电缆的屏蔽效果,没有成熟的试验方法。
电性能试验的无穷魅力(四)
• GB/T 4074涉及:击穿电压、漆膜连续性、
介质损耗系数三个电性能试验方法。
• 标准规定“在规定的频率下能测量电容分
量和电阻分量(阻抗测试仪),由此测得介质
损耗系数”,这种方法是有一定难度。
• GB 6109规定:介质损耗角正切在约1MHz
下测量,或在不能测量的场合,可用测量
失重代替。据悉,该测试设备还没有解决。
电性能试验的无穷魅力(五)
• 原材料的电气性能试验,除GB/T 3048.2(.3)
外,还有GB/T 1408.1-1999等测试四大参数。
• GB/T 1408不同版本,规定的试验电极有变
化,即大、小电极,对击穿电压值有影响。
• 塑料绝缘材料的电气性能试验,一般都是
采用试片。所以,第一步是按规范进行压
片,精心制作试片。还有一种方法是放样,
即制成小线来做试验,这也是允许的。
电性能试验的无穷魅力(六)
• GB 766-65:取消了保护电阻、采用电压互
感器测量,允许用静电电压表直接测量试
验电压值。
• GB/T 3333-规定:保护电阻值以电压每伏
(0.2~0.5)Ω。
• GB/T 4074-规定:试验设备容量能保证输
出5mA电流时的最大电压降为2%;泄漏电
流检测回路,电流达5mA及以上时动作。
电性能试验的无穷魅力(七)
• GJB 17.2包括电压、高温电压、脉冲电压、
表面电阻四个电性能试验方法。
• 通路指示的要点:a)取长约150mm的绝缘电
线,一端绝缘剥去;b)将削去绝缘的一端接
试验高压,另一端作为探头浸入水溶液;c)
在探头和试验溶液间施加电压,电压值为不
大于规定的试验电压的一半时,整个试验系
统应出现通路报警,否则不符合灵敏度要求。
交流电压试验升压方式探讨
• 我们注意到,MH/T 6049-2008《机场助航
灯光回路用埋地电缆》中的交流电压试验,
既没有引用GB/T 3048,也没有引用IEC
60060,而是用了下面的表述:
• 试验电压施加在导体和金属屏蔽之间,从
开始施加电压到规定电压,应匀速升压,
在10s内不超过1.8kV,60s内升高至18kV。
试验电压持续时间为5min,绝缘应无击穿。
电性能试验的无穷魅力(八)
• GB 765-65:电压应均匀逐渐上升至所规定
的试验电压值,总的升压时间不超过1分钟。
• GB/T 1408:升压方式分为-短时(快速)、
20s逐级升压、慢速升压、 60s逐级升压、
很慢速升压;
• GB/T 16927:当电压高于75%U时以2%U/s
的速率上升; GB/T 17627当施加电压高于
超过75%电压后,只要以每秒约5%试验电
压的速率升压。GB/T 3048的规定和修订。
GB/T 3048-2007勘误表(一)
• 新标准的制定是一件很细致的工作,既有文
字上编辑性修改,又有技术上实质性的修改,
稍不留心,就会有错误产生。
• 勘误表是独家编辑的资料,鉴于本人是该系
列标准的主要修改者,深刻了解标准修改过
程所的涉及技术考虑、遗留问题、文字编
辑等。所以,对已颁布的新标准再校对一遍,
重温标准制定的历程,力求精益求精。
GB/T 3048-2007勘误表(二)
• 统一性:在每项标准或系列标准内,标准
的结构、文体和术语应保持一致……相同
的条款应使用相同的措辞来表述。
• 规范了用顿号“、”代替逗号“,”;将
“中”字后的逗号“,”删除;“铜针”
改为“钢针”;“行试验” 为“进行试验”。
• 两处实为“1994年版无”,这涉及标准的解
读。“检定”统一改为“校准” ,这也与.1
相一致。“改动” 统一表述为“修改”。
GB/T 3048-2007勘误表(三)
• 在每项标准或系列标准内,某一给定概念
应使用相同的术语。“工频交流”修改为
“交流”,删除“工频”两字。工频就是一
定频率的交流,的概念重复了。
• “防蚀护套”的概念不到位。只有包覆在
铝套外面的护套,才具有“防蚀”的作用,故
删除。在修改过程中,曾打算将.10分标准删
除。新版本虽然将标准的名称修改了,但
内容中有6处未将“防蚀”两字删除。
GB/T 3048-2007勘误表(四)
• . 2 的1994年版第6章仅对应本版的第7章,
故应将“附录D”删除; 增加了附录D“……
技术条件 ”(1994年版无;本版的附录D)。
• 考虑到系列标准的统一性,. 2分标准也应增
加三段表述,来表述附录B、附录C、附录D。
• 根据引用文件应与文本中表述完全一致的
原则;.12 “宜符合JB/T 7088的规定”,但
在引用文件中却找不到,这是很大的失误。
修改标准的遗憾
• 标准的修改是一项遗憾的工作,确是如此。
这次是本人主动提出进行标准的修订工作,
虽然留下一些遗憾,但还是值得的。
• ……对于两芯及以上成品电线电缆的导体
电阻测量,单臂电桥两夹头或双臂电桥的一
对电位夹头应在长度测量的实际标线处与
被测试样相连接;“对于两芯及以上成品电
线电缆”,修改为“对于成盘电线电缆”。
原国家电线电缆质量监督检验中心
谢 谢 大 家
资深工程师
万树德
手机:13818183616
电子信箱:[email protected]

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