配網(wǎng)電力電纜絕緣性能診斷技術(shù)

王琳媛+白迪

摘 要：隨著現(xiàn)代工業(yè)的蓬勃發(fā)展，電力需求增長迅速。電纜線快速增長，正朝著大容量，高電壓為發(fā)展方向，這將對電力電纜負(fù)載和電壓等級提出更高的要求，這將導(dǎo)致電力電纜運(yùn)行環(huán)境惡化。深入開展電力電纜局部放電帶電檢測技術(shù)的研究，可以及時(shí)有效的發(fā)現(xiàn)漏電點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：電力；電纜；絕緣性能

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.149

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電網(wǎng)負(fù)荷日益增加，由于電路走廊和電磁環(huán)境的限制，電力供應(yīng)的可靠性和城市美化的要求要提高，電纜線路將迅速增加，交聯(lián)電纜以其多種優(yōu)點(diǎn)已延伸到了人們生產(chǎn)生活的各個(gè)角落。從上世紀(jì)80年代開始，中國開始實(shí)施城市電網(wǎng)改造和建設(shè)的深入，提出了小型化、低損耗、無油、低噪聲、高可靠性、智能化的輸變電設(shè)備的要求。

交聯(lián)聚乙烯電力電纜被廣泛使用，但在正常情況下，使用壽命約為30年，然而，由于敷設(shè)環(huán)境及使用狀況的影響，絕緣擊穿和閃絡(luò)電纜線路將是一個(gè)嚴(yán)重的事故。電力電纜絕緣故障的原因可分為四類：外部損傷，電纜附件的制造質(zhì)量、安裝質(zhì)量和電纜敷設(shè)電纜的車身制造質(zhì)量，各占58%、27%、12%和3%，電力電纜線路故障與大多數(shù)電力設(shè)備一樣，無論故障引起的外部設(shè)備的操作開始的時(shí)候（1 ～ 5年內(nèi)）特別容易發(fā)生事故，主要原因是電纜及附件的安裝和電纜的質(zhì)量問題；當(dāng)運(yùn)行到中間的時(shí)間（5 ～ 25年內(nèi)），與電纜本體部分進(jìn)穩(wěn)定期的電纜運(yùn)行故障率相對較低，麥n失敗原因樹突狀電纜絕緣老化、擊穿，和附著的激增，以及復(fù)合介質(zhì)沿面放電；當(dāng)最后的運(yùn)行（25年后），大量的電纜，電纜故障率是由于分支的時(shí)效大大提高，電加熱的老化和附件的材料老化。

2 XLPE電纜常見故障及原因

XLPE電纜故障的原因非常復(fù)雜，通常是多因素的。因此，分析XLPE電纜故障的原因，避免電氣故障是非常重要的。交聯(lián)聚乙烯電纜事故的原因大致可分為：

（1）絕緣的自然老化。絕緣的自然老化是導(dǎo)致絕緣失效的主要原因。老化可分為水樹老化，老化XLPE電纜絕緣熱老化、電樹枝老化，大多數(shù)時(shí)間，絕緣老化是由多種因素的結(jié)合，其中最常見的水樹。在數(shù)據(jù)顯示的廣泛研究，XLPE電纜絕緣故障的主要原因是絕緣層中的水樹的形成，其原因可能是左在微水絕緣層在制造過程中，或由于機(jī)械損傷和逐漸侵入水中作業(yè)，或長期浸水。

（2）外力的破壞。這一地區(qū)的施工和運(yùn)輸造成的主要損害，如開挖、打樁、搬運(yùn)等，可能會(huì)損壞電纜，車輛振動(dòng)會(huì)對附近的公路和鐵路埋下的電纜造成損壞。

（3）材料缺陷及設(shè)計(jì)和制造過程的影響。XLPE絕緣材料包括含有雜質(zhì)缺陷，導(dǎo)電線芯，不在附件足夠光滑的鑄造機(jī)械強(qiáng)度瓷砂孔，是不夠的，因?yàn)橛呻娎|頭終端絕緣受潮引起的管理不善，污垢和老化。

（4）過電壓。過電壓和內(nèi)部過電壓導(dǎo)致電纜電壓允許值并導(dǎo)致故障。分析并找出實(shí)際的故障，許多戶外端子頭的故障是由大氣過電壓引起的，電纜本身的缺陷也會(huì)在大氣過電壓過程中引起故障。

3 交聯(lián)聚乙烯電纜局部放電檢測技術(shù)

局部放電在線檢測規(guī)則不需要切斷電源，不需要額外的壓力，檢測可以隨時(shí)進(jìn)行，適合現(xiàn)場實(shí)時(shí)監(jiān)控，是未來檢測的趨勢。交聯(lián)聚乙烯電纜局部放電檢測方法，國內(nèi)尚處于起步階段，IEC60270法用于常規(guī)的XLPE電纜局部放電的測量，但是這種方法具有較低的頻帶。在幾十到幾百千赫的范圍內(nèi)，通常很容易受到背景的限制，抗干擾能力差。其他研究方法的區(qū)別，定向耦合的主要方法、電磁耦合、高頻電容法、高頻電感法、超聲波檢測法等方法從檢測原理的方面可以概括為電氣試驗(yàn)方法和兩類非電氣試驗(yàn)方法，下面的幾種方法簡介。

（1）差分法。在這種方法中，兩金屬箔是由交聯(lián)電纜接頭偶聯(lián)劑分別連接金屬護(hù)層的絕緣體上的兩側(cè)，并形成管的金屬箔和金屬屏蔽1500pf ～ 2000pf等效電容之間。這兩個(gè)金屬箔連接在50個(gè)檢測阻抗之間。金屬箔和電纜屏蔽筒的等效電容、兩端電纜絕緣的等效電容和檢測阻抗構(gòu)成檢測回路。當(dāng)電纜接頭一側(cè)存在局部放電時(shí)，由于另一側(cè)電纜絕緣的等效電容的耦合效應(yīng)，檢測到耦合到局部放電的脈沖信號(hào)。輸入脈沖信號(hào)輸入頻譜分析儀以放大和顯示窄帶。

（2）超聲波法。超聲波/聲發(fā)射技術(shù)是一種無創(chuàng)、理想的現(xiàn)場檢測方法，受外界電磁噪聲影響較小。傳感器主要有兩種加速度和諧波發(fā)射：加速度傳感器通過高通濾波器消除低頻背景干擾，高頻信號(hào)更豐富。聲發(fā)射傳感器用于檢測信號(hào)的頻率感知，具有一定的頻率選擇性檢測特性，更靈敏。

4 總結(jié)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電網(wǎng)負(fù)荷日益增加，受電路走廊和電磁環(huán)境等因素的限制。 電力供應(yīng)可靠性和城市美化要求要提高，電纜線路快速增長，交聯(lián)電纜以其多種優(yōu)點(diǎn)已延伸到了人們生產(chǎn)生活的各個(gè)角落。深入開展電力電纜附件局部放電帶電檢測研究，同時(shí)研究分析了電力電纜絕緣的老化機(jī)理，建立了一種合理有效的絕緣老化判斷方法，對于電力電纜的故障診斷和分析，及時(shí)準(zhǔn)確判斷電纜體和電纜附件的絕緣狀態(tài)，防止發(fā)生電纜事故，確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈彬華.高壓交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣料的國產(chǎn)化研究[J].電線電纜，2010（01）：21-25.

[2]卓金玉.電力電纜設(shè)計(jì)原理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

[3]江日洪.交聯(lián)聚乙烯電力電纜線路[M].北京：中國電力出版社，1997.

[4]馬麗嬋，鄭曉泉等.交聯(lián)聚乙烯電纜中電樹枝的研究現(xiàn)狀[J].絕緣材料，2007，40（05）：49-52.

[5]110kV高壓XLPE電纜附件局部放電在線監(jiān)測與故障特性的研究[D].北京：華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文，2004.

[6]劉兵.基于行波電力電纜故障單端在線測距研究[D].武漢大學(xué)碩士學(xué)位論文，2002（01）.

[7]談克雄，呂喬青.交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣的在線診斷技術(shù)[J].高電壓技術(shù)，1993，19（03）：71-75.

[8]羅俊華，馬翠嬌，邱毓昌.XLPE電力電纜局部放電在線檢測[J].高電壓技術(shù)，1999，25（04）：32-34.endprint