18. 8. 1 概 述
运行中电缆的周期性测试要与终端系统老化相配合来减小或限制故障。 损耗因数测试是对服役中电缆现场测试的诊断测试技术。
18. 8. 2 介质损耗
运行中的屏蔽电缆可被描述为如图 18- 1 所示的等效电路。 电缆单位长度的电容 C 为
C = 7. 354 / εlog10 （ di / dc ） （18- 1）
式中， ε 为绝缘介电常数； di为绝缘外径； dc 为绝缘内径 （ 导体屏蔽外径）。
如果同轴导体之间的空间被通用的绝缘材料填充， 则电缆单位长度的电导
G 为
tan
G = 2πkev fCtanδ （18- 2）
δ 的值可用于表征交流电场下绝缘介电损耗。 此值被称为材料的损耗因数或
介质损耗角正切。 表 6- 1 所示为 ev 和 tanδ 典型值。
18- 2
当外加电压为 V， 穿过无损介质的电流为 IC ， 材料损耗引起的电流为 IG ， 如图所示。 角度由两电流构成， I = IC + IG 和 IC′之间的夹角为 δ。 I = IC + IG 和电压 V
之间的夹角为 q， cos q 是功率因数。 I、 IC 、 IG 都是相量值。
图 18- 1 电力电缆损耗部分等效回路 图 18- 2 介质损耗相量图
18. 8. 3 方 法
tanδ 值测试是在电缆运行电压下评估电缆绝缘水平的诊断性测试。 测试既可在运行频率下进行， 也可在甚低频电压下进行 （0. 1Hz）。 如果个别绝缘类型的电缆出现 tanδ 实测值大于经验值， 则表明该电缆有缺陷， 应安排替换。 如果 tanδ 实测值比历史值低， 则应做额外的测试以确定该电缆绝缘是否有缺陷。
对于 1500mile 长的交联聚乙烯绝缘电缆而言， 已有确定的合格值， tanδ = 4 ×
10 - 3 。 如果电缆实测的 tanδ > 4 × 10 - 3 ， 表明电缆绝缘中混有水分 （ 水树）。 电缆仍可运行， 但应尽早安排更换。 如果电缆实测的 tanδ < 10 - 3 ， 也不能确定电缆绝缘的完整性。 电缆的绝缘可能在有很多小缺陷的情况下正常运行很多年。 可以经常测试
tanδ 值， 进而在得知损耗因数的基础上采取适当措施。 不过在某些情况下， 电缆只是有一个或几个大的故障点就会导致不能重新投运或再次加电后数天内出现问题，因此如果测得的 tanδ < 4 × 10 - 3 ， 推荐对电缆进行 3Vo 甚低频电压测试， 以确定该移除还是修复这些大的缺陷。
18. 8. 4 测量方法和仪器
采用桥型回路测量电缆电容和 tanδ。 最常用的是西林 （ Schering） 电桥和变压器比例臂电桥。 无论哪个测试设备都要求用同一个交流高压源和无损耗电容。 电桥平衡后， 损耗因数和电缆电容为
西林电桥
变压器比例臂电桥
18. 8. 5 优 点
tanδ = 2πfC1 R1 （18- 3）
CX = CN R1 / R2 （18- 4）
tanδ = 2πfC1 R1 （18- 5）
CX = CN W1 / W2 （18- 6）
● tanδ 诊断性测试是对电缆绝缘老化及损坏情况进行可行性评估。
● 以工作电压水平的交流电压进行测试。
● 使用工频或者甚低频 （ VLF） 进行测试。
● tanδ 测试既可用于挤包电缆， 也可用于纸绝缘铅套电缆。
● 如果电缆没有通过 tanδ 测试， 该电缆仍可重新投运直至对其检修或更换。
● 对 tanδ 值的监测可以提供电缆运行历史并可获得其间老化情况。
18. 8. 6 缺 点
● 即使电缆通过了 tanδ 值的测试， 也不能表明电缆系统是可靠的。
● 对于电缆系统绝缘的大缺陷， 依然需要进行甚低频电压测试和击穿测试才能确定。
损耗因数的典型值见表 6- 1。
18. 8. 7 甚低频正弦波下损耗因数
18. 8. 7. 1 方 法
Bach 报告中介绍挤包绝缘电缆可用甚低频电压 （0. 1Hz 正弦波） 测试损耗因数tanδ 以监测老化情况[8] 。 0. 1Hz 的电缆损耗因数主要取决于电缆绝缘中水树造成的损坏， 而非导体表面的水分。 以 0. 1Hz 正弦波电压测量损耗因数的测试可提供具有对比性的聚乙烯、 交联聚乙烯和乙丙橡胶等类型绝缘的测试数据。 从测试数据可看出电缆绝缘在全新状态、 有缺陷状态和严重老化状态时的不同。 以 0. 1Hz 正
弦波电压进行测试是诊断性测试。 预防性维护程序中应对电缆系统进行测试， 测试后重新进入运行状态。 甚低频电压测试得到的损耗因数数据可以作为判断电缆是否需要更换或维修的根据。
18. 8. 7. 2 测试设备
将具备测试损耗因数功能的可编程的高压甚低频测试发电机连接在被测电缆上。如果在测试电压Vo 下得到的 δ > 4 × 10 - 3 ， 说明电缆已老化至应该更换的程度。 为避免发生击穿， 测试电压不应升至 Vo 以上。 若对于测试电压 Vo 得到的 tanδ << 4 × 10 - 3 ， 该老化电缆应再进行 3Vo 持续 60min 的甚低频电压测试。 如果测试通过， 则可不做保留地重新投入运行。 甚低频电压下的损耗因数测试可作为判断电缆是否需要更换或维修的参考。
18. 8. 7. 3 优 点
● 本测试是非破坏性的诊断测试。
● 电缆测试时采用运行时的相对地电压。
● 可对被测电缆进行分级， 如完好、 老化、 严重老化等。
● 可对电缆绝缘及其老化过程进行监测， 并作为计划更换或维修的依据。
● 测试设备运输方便， 与标准的电缆故障定位设备电源要求相同。 18. 8. 7. 4 缺点
最大可靠测试电压有效值为 36kV， 最大容性负载约为 3μF。
● 测试工作最好在近似的电缆系统数据上传完成后进行。