电气技术人员在工业测试台作业

矿用电缆测试:出厂验收与维修后检测

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技术文章

矿用电缆型式试验、例行试验与抽样试验的验证内容,买方在工厂可要求见证与记录的事项,以及监管机构对维修后电缆的测试要求。

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矿用电缆测试在三个环节验证产品质量:针对设计的设计型式试验、每根出厂前进行的例行试验,以及安装或维修后的检测。中压(MV)拖曳、卷筒或馈电电缆的大额订单,应明确规定适用的测试项目及其等级要求,同时还应说明哪些人员可以见证试验,以及测试报告必须包含的内容。

电缆出厂验收测试(FAT)是买方在发运前见证这些测试并核对报告的环节。许多矿山监管机构还要求维修后的电缆在重新投入使用前必须经过测试。买方可针对我们 矿用及隧道开挖电缆系列.

我们的 绝缘电阻测试视频 展示了电缆样品上的 2,500 V 测量以及耐压控制面板。此类测试的合格判定依据来自标准、订货规范以及出具的测试报告。

核心要点

  • 国际电工委员会(IEC)标准 60502-2 规定了每根制造长度的例行试验以及通用供货前的型式试验。其 目录适用范围 排除了矿用电缆。
  • 阻燃性是美国矿山安全与健康管理局(MSHA)Subpart K 认证 的重点。测试可由申请人或第三方进行,而 MSHA 可选择派员观摩.
  • 在一家水务公用事业公司的固定式高压(HV)电缆 技术规范 下,买方可现场见证出厂试验。在澳大利亚境内试验需提前 14 天通知,在境外则需提前 21 天。测试报告应在试验后五个工作日内或发运前提交,以较早者为准。
  • 秘鲁要求露天矿山作业中拖曳电缆的永久接头必须由具备资质的人员进行 导通性与绝缘测试,方可投入使用。各生产单元均须保留维修与测试登记簿。
  • 在澳大利亚新南威尔士州(NSW),一份 安全通报 记录了一起在 11 kV 电缆网络上进行 10 kV 直流(DC)绝缘测试的事故:电缆中积存的能量通过一名作业人员发生放电。

型式试验、例行试验与抽样试验

型式试验评估电缆设计,例行试验检测每根制造长度,抽样试验则按比例抽检部分产品。2014 年版 IEC 60502-2 将例行试验定义 为“由制造方在每根制造长度的电缆上进行的试验”。抽样试验使用成品电缆或其组件,“按规定频次”抽取。型式试验则在电缆型号“按常规商业基础”供货之前进行。

根据 1998 年版本,除非材料、设计或制造工艺的变更可能改变性能,否则型式试验“无需重复进行”。该文本还定义了安装后的电气试验,旨在“证明已安装电缆及其附件的完整性”。对于具有特殊保护功能的外护套,IEC 60229 将测试分为例行试验、型式试验和安装后试验。

矿用电缆依据其专属标准进行测试,因为 目录适用范围 中,IEC 60502-2 排除了“采矿业”用电缆。主要矿用电缆标准的目录记录给出了如下适用范围:

  • AS/NZS 1802:2018:地下煤矿用弹性体绝缘卷筒和拖曳电缆的用途、材料、结构、尺寸及测试。
  • AS/NZS 2802:2000:适用于露天开采、非煤地下开采及通用场合的卷筒和拖曳电缆,额定电压涵盖 1.1/1.1 kV 至最高且包括 33/33 kV。
  • SANS 1520-2:2020:矿用高压(HV)柔性拖曳电缆,于 2026 年 7 月 23 日重新确认。
  • CSA C22.2 No. 96:23,来自加拿大标准制定机构 CSA 集团:承受频繁弯曲的移动式电力电缆的结构与测试要求。
  • 来自绝缘电缆工程师协会的 S-75-381(ICEA):矿用及类似用途的移动式电力电缆和动力馈线电缆。
  • BS 6708:1998,用于矿山和采石场,已于 2026 年 5 月 22 日作废;英国标准学会(BSI)指出该标准规定了耐压、绝缘和绕包试验。

我们的 AS/NZS 2802 电缆 以及 DIN VDE 电缆标准页面 载有我们的设计数据。我们的产品页面与数据表均为设计参考资料,并非认证或合规证书。各司法管辖区所需的具体认证须按订单逐一确认。

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矿用电缆订单测试流程示例,涵盖从验证设计的型式试验到维修后的复检。适用的测试项目及其等级要求由电缆标准与采购订单共同规定。

各项测试开展时间节点(文本版)

  1. 设计阶段:对电缆设计进行型式试验;若设计变更可能影响性能则需复测
  2. 挤出工序:在绝缘线芯挤出过程中进行在线火花试验,及时发现绝缘缺陷
  3. 成品盘装:每根制造长度均须进行例行试验:导体电阻、耐压试验,以及按规定进行的局部放电(PD)试验
  4. 抽样检测:按标准规定的频次对部分生产批次进行抽样试验
  5. 发运前夕:买方见证 FAT 出厂验收;审核批准测试报告;电缆盘完成标识并密封电缆端头
  6. 安装现场:安装后测试:中压(MV)电缆进行绝缘电阻(IR)测试,以及超低频(VLF)或局部放电(PD)现场测试
  7. 维修之后:依据标准完成维修,随后进行导通性和绝缘测试,并完整保留记录

每盘电缆的例行试验

例行试验检测导体电阻、绝缘的耐受电压,对于中压(MV)电缆还需进行局部放电(PD)检测。例行试验条款 IEC 60502-2 涵盖导体电阻、局部放电(PD)试验、耐压试验以及外护套电气试验。

依据标准,每根导体在 20 °C 条件下均有最大电阻限值:IEC 60228。在 2004 年版表格中,35 mm² 5 类铜导体的最大电阻限值在裸铜情况下为 0.554 Ω/km,金属涂层(镀锡)情况下为 0.565 Ω/km。现行版本为 IEC 60228:2023.

关于局部放电(PD),IEC 60885-3 给出了挤包绝缘电缆盘长试样的测试方法,但不包含已安装系统。IEC 60270 涵盖基于电荷量的局部放电(PD)测量,因此测试结果以皮库(pC)为单位呈现,正如我们的案例页面所述。依据 IEC 62230 进行的火花试验 用于检测绝缘层或护套层的缺陷。对于无外部金属层的单芯电缆,该试验被认可等同于水中耐压试验。

我们的 12/20 kV 电铲电缆案例 记录了 (N)TSCGECEWÖU 订单的交流(AC)耐压试验:29 kV 持续 5 分钟未发生击穿。局部放电(PD)实测值为 2.0 pC,符合订单规定的 10 pC 要求(并非通用限值);该页面未列出该数值对应的测试电压。导体电阻实测值为 0.529 Ω/km,优于 0.565 Ω/km 的标准限值。

在 0.6/1 kV 等级下,我们的 堆取料机卷筒电缆案例 介绍了该订单的测试过程。每根绝缘线芯在挤出过程中均通过火花试验机检测,随后完成 3,500 V 水中耐压试验。成品盘装电缆在高于该订单规定的 3.5 kV、5 分钟交流(AC)耐压试验中顺利通过,无击穿现象。

70 mm² 线芯的 1 m 试样在 20 °C 下测得电阻为 0.265 Ω/km。2004 年版 IEC 60228 规定的限值为裸铜 0.272 Ω/km、金属涂层(镀锡)0.277 Ω/km。

我们的 (N)TSCGECEWÖU 中压(MV)柔性电缆 数据表列出的测试电压与我们 3.6/6 至 12/20 kV 的 (N)TSCGEWÖU 卷筒电缆相同。下表显示了该卷筒电缆数据表按额定电压列出的各项数值。

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我们的 (N)TSCGEWÖU 中压(MV)卷筒电缆数据表按各额定电压列出的交流(AC)测试电压:从 1.8/3 kV 下的 6 kV 到 18/30 kV 下的 43 kV。我们的 (N)TSCGECEWÖU 数据表在 3.6/6 至 12/20 kV 范围内列出了相同的等级;我们的电铲案例中 12/20 kV (N)TSCGECEWÖU 订单在 29 kV 下测试了 5 分钟。各订单的测试等级由其自身的技术规范决定,而非直接套用这些数据表数值。

按额定电压划分的交流(AC)测试电压(文本版)

  • 1.8/3 kV: 交流(AC)测试电压 6 kV
  • 3.6/6 kV: 交流(AC)测试电压 11 kV
  • 6/10 kV: 交流(AC)测试电压 17 kV
  • 8.7/15 kV: 交流(AC)测试电压 24 kV
  • 12/20 kV: 交流(AC)测试电压 29 kV
  • 14/25 kV: 交流(AC)测试电压 36 kV
  • 18/30 kV: 交流(AC)测试电压 43 kV

型式试验与 MSHA 认证

型式试验通常针对每种设计进行一次,而 MSHA 等认证体系还会增加额外的试验要求。例如,IEC 60502-2 中的型式试验 涵盖弯曲、局部放电(PD)、热循环、冲击耐压试验后耐压试验以及 4 小时耐压试验。其他测试还包括乙丙橡胶(EPR)绝缘的耐臭氧性能、弹性体护套的浸油试验、单根电缆的垂直阻燃蔓延以及绝缘屏蔽层的可剥离性。

绝缘和护套材料测试的通用要求见于 IEC 60811-100。其中一项燃烧试验是 IEC 60332-1-2:2025,该标准检测单根绝缘电线或电缆的垂直火焰蔓延。

MSHA 的电缆认证属于美国联邦法规汇编(CFR)第 30 篇第 7 部分。Subpart K 规定了“电力电缆、信号电缆及电缆接头组件设计认证的阻燃要求”。

第 7 部分的测试可由申请人或第三方进行。根据 30 CFR 7.4,申请人须将测试结果与程序记录保留三年。若 MSHA 决定现场观摩,申请人必须允许 MSHA 官员在约定的日期、时间和地点出席。

根据 30 CFR 7.405,每个生产运行周期、批次均须提供阻燃测试试样。或者,对阻燃材料以及电缆或接头组件进行检查或测试,以确保阻燃性能。经认证的电缆须带有认证编号标识,间距不得超过 3 英尺(约 0.9 米),依据 30 CFR 7.409 的规定。买方可核对该编号与 MSHA 的 合格阻燃电缆名录.

MSHA 的 电气检查手册 指出,其认证中心测试永久接头组件“仅用于确定阻燃性能”。该认证仅涵盖阻燃特性,因此绝缘与耐压性能仍取决于电气测试报告。

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工程学院高压实验室中的冲击电压发生器和球隙,此类设备用于冲击电压型式试验。照片:“Jabalpur Engineering College (JEC)'s High Voltage Lab”,作者:R K Alaria,CC BY-SA 3.0,来源于 Wikimedia Commons,经调整尺寸。

出厂验收测试:见证与报告

在采购订单中明确写入见证权限、提前通知期、报告内容以及发运暂停条件。一家澳大利亚水务公用事业公司的 高压(HV)电缆技术规范(第 4 版,2025 年 3 月)针对符合 AS/NZS 1429.1 的固定敷设电缆展示了典型模式。其发运前的例行出厂试验包括导体检查与电阻测量、外护套火花试验、局部放电(PD)以及高压(HV)耐压试验。智利还增加了法律维度的要求:DS 132 第 422 条要求矿山材料和设备必须具备由授权机构认证的质量证明。

公用事业机构必须获得现场见证的机会,在澳大利亚境内的试验需提前 14 个日历日通知,境外则需提前 21 个日历日。所有测试结果在试验期间均须可供查阅。出厂测试报告应在试验后五个工作日内或发运前提交,以较早者为准。报告须包含各项测试结果、工厂缺陷或遗留问题清单以及合规声明,且除非另有约定,所有缺陷必须在发运前完成整改。

型式试验报告须随附一份说明函,必须解释“为何任何差异均不影响型式试验的完整性”。电缆盘标识包括长度、滚动方向、最大牵引张力、最小弯曲半径以及电缆端头位置。电缆端头必须采用经批准的方法进行密封,“以防止水分侵入”。

我们的 12/20 kV 矿用订单采用了类似的条款。客户要求对每一盘电缆进行测试,并在发运前提交报告供审批,且要求提供具体实测数值而非仅标明合格判定。这意味着须提供校正至 20 °C 的导体和接地电阻、耐压试验、绝缘电阻(IR)以及核验尺寸,外加局部放电(PD)结果、屏蔽层检查以及符合性声明。这些检查重点针对我们 屏蔽电缆选型指南.

该案例页面指出,其测试摘要给出的绝缘电阻(IR)在 2.5 kV 下约为 5,000 MΩ,但未列出测试长度、测试温度或读数时间。务必索取每个数值背后的完整测试条件。

维修后拖曳电缆的测试

许多司法管辖区要求损坏的拖曳电缆必须按照标准进行修复,并在投入使用前经过测试并完整保留记录。我们的 电铲与拉铲拖曳电缆指南 涵盖了这些法规所适用的各类电缆。

澳大利亚、拉丁美洲与非洲

  • 昆士兰州: 第 189 条 要求地下煤矿建立卷筒、拖曳和馈电电缆的维修与测试体系。有缺陷的电缆在完成有效修复和测试前不得继续使用,除非仅外护套受损且修复达到合格人员认可的标准。
  • 西澳大利亚州: 第 641E(d) 条 要求拖曳电缆与卷筒电缆必须按照 AS/NZS 1747:2003 进行维修和测试,该标准现已被 2022 年版 所取代。2022 年版涵盖地下煤矿、金属矿与露天矿山、隧道工程、采石场及挖泥船。
  • 新南威尔士州: 一份 实用规程(2025 年 5 月)引用了相关法规,要求电路在首次通电前(包括重新投运后)必须由合格人员进行测试,并保留测试记录。在地下煤矿中,针对危险区域的柔性卷筒、馈电或拖曳电缆的维修实行许可准入制度。签署资质申请人 须具备 2 年维修经验,其中包括 8 个月的电缆测试实操经验。
  • 秘鲁: DS 024-2016-EM 要求露天开采作业中拖曳电缆的永久接头在投入运行前必须由合格人员进行导通性和绝缘测试。
  • 智利: DS 132 第 423 条 要求电缆修复必须恢复导电性、绝缘性能和保护外层。
  • 南非: 法规第 3.25 条(2015 年)要求采取合理可行的措施,确保每 200 米柔性或拖曳电缆上的接头修复(包括护套修补)不得超过 15 处。各接头、修复点与补丁之间须至少相距 5 米,且距离插头或接线端子至少 3 米。

美国

在美国地下煤矿中,30 CFR 75.604 要求拖曳电缆的永久接头必须具有机械强度高、导电良好、柔韧、绝缘且密封防潮的特性。接头必须经处理以具备阻燃性并与外护套紧密粘结。接头套件必须获得 MSHA 认可或认证为阻燃型。

30 CFR 75.810 禁止在高压(HV)拖曳电缆中使用临时接头。煤矿接头规则阐述的是接头的制作工艺要求,而非接头制作后的测试规程。

在地下金属与非金属矿山中,30 CFR 57.12013 要求永久接头和修复处的绝缘程度“至少等于原有绝缘水平”。30 CFR 57.12028 进而要求在安装、维修和改造后立即对接地系统进行导通性和电阻测试,并每年定期复测。露天矿山在 30 CFR 56.12013 以及 30 CFR 56.12028.

MSHA 的 检查手册 指出,经认证的接头套件必须完整使用,不得替换或改动部件。手册要求检查员使用非接触式验电器对代表性数量的屏蔽型接头进行检查。

现场测试:绝缘电阻、VLF 与 DC

绝缘电阻(IR)测试为快速检测手段,超低频(VLF)与局部放电(PD)测试用于评估现场中压(MV)绝缘状况,而直流(DC)测试则伴随风险。电气与电子工程师协会(IEEE)在标准中涵盖了额定电压 5 kV 及以上屏蔽型电力电缆系统的现场测试:IEEE 400-2023.

IEEE 400.2-2024 涵盖采用 1 Hz 以下交流(AC)电压的 VLF 耐压与诊断测试;IEEE 400.3-2022 涵盖现场局部放电(PD)诊断。在加拿大,CSA M421:23(矿山电气标准)修订了第 7.6.2 条,增加了采用 IEEE 400 测试方法的说明注释。

美国电力科学研究院(EPRI)1995 年的一份报告 发现,直流(DC)测试会损害老化的交联聚乙烯(XLPE)电缆。公用事业公司被建议在 XLPE 电缆投运通电后避免进行 DC 测试。该结论针对的是老化的公用电网 XLPE 电缆,而非 EPR 矿用电缆。

绝缘电阻(IR)读数随测试长度增加而下降,因此我们的堆取料机案例说明了将其归一化为 MΩ·km 的方法。我们的 NTSKCGEWÖU 绝缘测试视频 展示了主线芯和控制线芯分别在 2,500 V 下进行测试的过程。我们的 矿用动力馈线电缆指南 涵盖了馈线现场测试。

测试安全规范

高压(HV)测试设备和带电电缆存在致命危险,因此测试必须严格执行隔离、放电程序并由专业培训人员操作。在昆士兰州地下煤矿中,第 187(2)(d) 条 规定了非爆炸危险区域的带电测试程序。规程必须涵盖高压(HV)测试设备的使用规范以及测试后积存能量的放电程序。

2005 年,在肯塔基州一家地下煤矿的办公场所,一名电工在演示额定 10 kV 的高压电缆测试仪时触电身亡。MSHA 的事故调查报告 指出,在启动高压模式前未采取充分的安全防护措施,包括未佩戴个人防护装备。

新南威尔士州安全通报 SA08-01(2007 年)建议最先连接测试仪器的接地线,并在测试结束时最后拆除。2016 年新南威尔士州的一份 事故摘要 记录了一名电工在对已测试的综采单轨电缆进行放电时遭受电击。报告指出,绝缘电阻(IR)测试只能由经过培训、考核合格并获任命的专业电工执行。

2020 年,佐治亚州一家配备电动吸沙船的露天砂矿中,作业人员接合拖曳电缆时接错了相序。在维修过程中,一名工人在接触 4,160 V 配电箱内部件后不幸触电身亡。MSHA 指出的根本原因 包括未制定限制仅由受训矿工从事高压(HV)作业的规章制度。

采购订单中应写入的要点

订单中应明确指定电缆标准、检验与试验计划(ITP)、见证权限、报告内容、发运要求以及现场测试职责。我们的堆取料机案例指出,其常规检验能发现断芯和绝缘故障,但无法检出工厂中间接头。重视接头质量的买方应在订单中以书面形式提出明确要求。

  1. 标准与型号。 明确电缆标准、型号规格及所需认证资质。
  2. 例行试验。 列明各项测试项目及其试验电压与持续时间,并给出规定测试电压下的局部放电(PD)限值。
  3. 抽样试验。 注明适用的抽样试验项目及抽检频次。
  4. 型式试验报告。 索取完整的型式试验报告,并要求附上说明函阐述任何差异为何不影响试验结论。
  5. 见证权限。 明确见证人员资格及提前通知期限。
  6. 分盘报告。 要求在发运前针对每盘电缆提供载明实测数值和测试条件的独立测试报告。
  7. 电缆盘标识与端头密封。 详细规定盘身标识内容以及电缆端头的防潮密封要求。
  8. 现场与维修后测试。 约定安装后与维修后的测试项目,并建立完整归档记录。

常见问题解答

型式试验与例行试验有何区别?

型式试验用于考核电缆设计是否合规,而例行试验则在交货前检测每根制造长度。标准中的例行试验 IEC 60502-2 包括导体电阻、局部放电(PD)以及耐压试验。其 1998 年版本 指出,除非材料、设计或工艺变更可能改变电缆性能,否则无需重复进行型式试验。

IEC 60502-2 适用于矿用电缆吗?

不适用,IEC 60502-2 并不涵盖矿用电缆。其 目录适用范围 在特殊安装与使用条件中明确排除了“采矿业”用电缆。虽然其中的测试定义仍可作为通用的参考术语,但矿用电缆通常依据如下标准进行规范,例如 AS/NZS 1802, SANS 1520-2 或 CSA C22.2 No. 96.

电缆 FAT 出厂验收应涵盖每一盘吗?

是的,例行试验应覆盖每一盘电缆,且测试报告须在发运前送达买方。我们的 12/20 kV 矿用客户就提出了这一要求。一家水务公用事业公司的 固定高压(HV)电缆技术规范 要求在测试后五个工作日内或发运前提交报告,以较早者为准。

买方应要求多高的局部放电限值?

应要求在规定测试电压下以皮库(pC)为单位的局部放电(PD)限值,该限值可取自电缆标准或在订单中专门约定。我们的 12/20 kV 订单实测值为 2.0 pC,符合订单要求的 10 pC(并非通用限值);该摘要中未注明测试电压。IEC 60885-3 给出了电缆盘长试样的测试方法,而 ICEA 列出了局部放电(PD)测试程序,T-24-380.

维修后的拖曳电缆应如何测试?

按照当地规程或维修标准的要求,在投入使用前对维修后的拖曳电缆进行导通性与绝缘测试,并完整记录测试结果。AS/NZS 1747:2022 规定了卷筒、拖曳和馈电电缆的维修与测试要求。在美国金属与非金属矿山中,30 CFR 56.12028 以及 57.12028 分别要求露天和地下矿山在维修后进行接地系统测试。

中压(MV)电缆进行直流(DC)耐压试验安全吗?

并不总是安全:直流(DC)高压试验会损坏老化的 XLPE 电缆,且带电电缆可能对作业人员造成电击。1995 年的一份 EPRI 报告 发现该试验会损坏老化的 XLPE 电缆,公用事业部门被告知投运后应避免使用。该结论涉及的是公用电网 XLPE 电缆,而非 EPR 矿用电缆。一份 新南威尔士州安全通报 记录了直流(DC)测试积存能量通过作业人员放电的事故。

咨询电缆测试相关事宜

如需咨询,请向我们的工程团队发送电缆型号与标准、测试项目清单与等级要求以及您的见证计划。同时请提供报告格式、盘装与发运要求以及现场测试方案。请通过我们的 联系页面 提交上述信息。

关于作者

Jyen 是技术与运营工程师,供职于 TEBAOFLEX,负责公司的在线技术平台。本指南参考了美国联邦矿山安全规程与 MSHA 报告,以及澳大利亚、秘鲁、智利和南非的矿用规程与指南文件。此外还参考了一家水务公用事业公司的技术规范、标准目录记录以及 TEBAOFLEX 的工程案例页面与数据表。文中所引用的产品页面均为 TEBAOFLEX 自有产品;所引述的监管机构与标准组织要求仅阐述其适用范围,并不代表对我们产品的认证或认可。

封面图片:David Wright 所拍摄的“电力电缆卷筒”,CC BY-SA 2.0,来源于 Wikimedia Commons,经裁剪。