芻議電纜絕緣試驗(yàn)與故障檢測(cè)方法研究

呂　彬（武漢產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所,武漢　430048）

芻議電纜絕緣試驗(yàn)與故障檢測(cè)方法研究

呂彬
（武漢產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所,武漢430048）

摘要：電纜絕緣問(wèn)題關(guān)系到生產(chǎn)安全、人身安全和國(guó)家發(fā)展安全等問(wèn)題，所以，通過(guò)分析電力電纜故障原因及故障種類，以及通過(guò)電纜絕緣試驗(yàn)等方式方法來(lái)避免因電纜絕緣問(wèn)題而導(dǎo)致的不必要損失是非常關(guān)鍵的。本文通過(guò)對(duì)電纜絕緣試驗(yàn)以及對(duì)電纜的故障檢測(cè)方法等進(jìn)行了研究，希望通過(guò)本文的研究能夠避免因?yàn)殡娎|絕緣等問(wèn)題而導(dǎo)致的不必要損失。

關(guān)鍵詞：電纜；電纜絕緣；故障；檢測(cè)

0　引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展的不斷深入，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人民生活的用電量日益增加，我國(guó)電網(wǎng)的發(fā)展和擴(kuò)大也呈現(xiàn)出前所未有的高速發(fā)展。為了保證電纜運(yùn)行安全和快速診斷、修復(fù)故障，對(duì)電纜絕緣試驗(yàn)與故障檢測(cè)方法的研究是至關(guān)重要的。

1　電力電纜絕緣試驗(yàn)

（1）泄漏電流試驗(yàn)?，F(xiàn)場(chǎng)采用兩端同時(shí)測(cè)量的方法，同時(shí)記錄兩端的泄漏電流值。在實(shí)際測(cè)量中應(yīng)盡量將微安表接在高電位端的接線，這時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格屏蔽。當(dāng)將微安表接入低點(diǎn)位端測(cè)量時(shí)，往往使測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)，由于試驗(yàn)設(shè)備及高壓引線等雜散電流的影響，有時(shí)誤差竟達(dá)到真實(shí)值的幾倍到幾十倍。

（2）直流耐壓試驗(yàn)。直流耐壓試驗(yàn)一般都采用半波整流電路，故不用加裝濾波電容。交流電力電纜之所以用直流來(lái)進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，主要是由于試驗(yàn)電源不現(xiàn)實(shí)，也明顯減小試驗(yàn)電源的容量。通常直流試驗(yàn)所帶來(lái)的剩余破壞也比交流試驗(yàn)小的多。因此在直流耐壓試驗(yàn)時(shí)，一要延長(zhǎng)外施電壓的時(shí)間，二要適當(dāng)提高試驗(yàn)電壓。

（3）絕緣電阻測(cè)量。當(dāng)電纜埋于地下后，測(cè)量鋼鎧甲對(duì)地的絕緣電阻，可檢查出外護(hù)套有無(wú)損傷；測(cè)量電力電纜的主絕緣電阻可以檢查電纜絕緣是否老化、受潮等問(wèn)題。當(dāng)電纜敷設(shè)在電纜溝、隧道支架上時(shí)，則外護(hù)套的損傷很難通過(guò)測(cè)量絕緣電阻來(lái)發(fā)現(xiàn)。除擦拭干凈外，還應(yīng)加屏蔽環(huán)，可利用非測(cè)量相作為兩端屏蔽環(huán)的連線；必須經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間遙測(cè)才能得到正確的結(jié)果。

2　電力電纜絕緣老化問(wèn)題

2.1絕緣老化主要表現(xiàn)——樹枝化。

第一、水樹枝。水樹枝是指水分侵入電纜后形成的樹枝狀現(xiàn)象，一般分為三種情況：（1）蝴蝶形水樹：（2）外導(dǎo)水樹：（3）內(nèi)導(dǎo)水樹。第二、電樹枝。電樹枝是有絕緣體系內(nèi)部種種缺陷所產(chǎn)生的局部放電所導(dǎo)致。電樹枝的放電多數(shù)從材料的非連續(xù)界面上開始的，這種樹枝是不可恢復(fù)的。無(wú)隙絕緣中也有引起枝狀放電，這主要是由空間負(fù)荷所導(dǎo)致。電樹枝的形成是比較緩慢的過(guò)程。

2.2電纜絕緣老化原因：

第一、熱老化。熱老化是指在熱的長(zhǎng)期作用下電力設(shè)備絕緣系統(tǒng)中發(fā)生的老化。熱老化的本質(zhì)是絕緣材料在熱量的影響下發(fā)生了化學(xué)變化，隨著溫度的上升，不同的絕緣材料受溫度的影響程度不一樣，所以熱老化也被稱為化學(xué)老化。熱老化使得絕緣材料的電氣和機(jī)械性能同時(shí)產(chǎn)生劣化，絕緣壽命減少；第二、電老化。電老化指的是在電場(chǎng)長(zhǎng)期作用下，電力設(shè)備絕緣系統(tǒng)中發(fā)生的老化。隨著外施電壓的增加，放電量和放電重復(fù)率均增加，絕緣壽命降低；第三、環(huán)境老化。環(huán)境老化是指在化學(xué)塵埃等自然環(huán)境條件下和在高海拔地理?xiàng)l件下，在水分、氧氣、陽(yáng)光輻射、導(dǎo)致的絕緣系統(tǒng)表面老化，導(dǎo)致絕緣表面產(chǎn)生破壞?？傊且粋€(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程；第四、機(jī)械老化。機(jī)械老化是指在運(yùn)行過(guò)程中受到各種機(jī)械應(yīng)力的作用發(fā)生的老化。機(jī)械應(yīng)力產(chǎn)生的微裂縫在強(qiáng)電場(chǎng)作用下將引發(fā)局部放電，從而加速絕緣系統(tǒng)的破壞。

3　電力電纜故障檢測(cè)方法

3.1差頻法

差頻在線監(jiān)測(cè)發(fā)的檢測(cè)方式與直流法相似，對(duì)含水樹枝XLPE電纜施加兩個(gè)頻率的正弦電壓時(shí)，檢測(cè)回路中會(huì)有超低頻水樹劣化特征電流信號(hào)產(chǎn)生，根據(jù)產(chǎn)生的這種電流信號(hào)，我們可以判斷出其中存在的問(wèn)題，這就是差頻監(jiān)測(cè)技術(shù)的理論基礎(chǔ)。

3.2直流疊加法

直流疊加法的基本原理是在接地的電壓互感器的中性點(diǎn)處加進(jìn)低壓直流電源，從而測(cè)量通過(guò)電纜絕緣層的微弱的納安級(jí)直流電流或其絕緣電阻。對(duì)于中性點(diǎn)固定接地的三相系統(tǒng)，仍用直流疊加法在線檢測(cè)電纜絕緣性能。由于直流疊加法是在交流高壓上再疊以低值的直流電壓，但絕緣電阻與電纜絕緣剩余壽命的相關(guān)性并不好，難以僅靠測(cè)量其絕緣電阻值來(lái)預(yù)測(cè)其壽命，分散性相當(dāng)大。

3.3電阻電橋法、電容電橋法

主要是利用電橋原理測(cè)出故障相電纜的端部與故障點(diǎn)之間的電阻大小，近而確定故障點(diǎn)距離其端部的原理進(jìn)行的，如圖1。當(dāng)電纜呈斷路性質(zhì)時(shí)，只有采用電容電橋法或其它方法來(lái)測(cè)試，因?yàn)椴捎秒娮桦姌蚍▽o(wú)法測(cè)量出故障距離，如圖2。

圖1　電阻電橋法原理接線圖

圖2　電容電橋法原理接線圖

3.4交流疊加法

該方法是電纜屏蔽層上疊加一個(gè)交流電壓檢測(cè)出1Hz的特征電流信號(hào)。試驗(yàn)表明，當(dāng)電壓頻率為100Hz時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)比較大的特征電流，該特征電流只在老化的電纜上產(chǎn)生，特征電流達(dá)到最大值。與直流疊加法相比，交流疊加法所需要的電源的幅值較小，這使得交流疊加法能更容易地檢測(cè)出電纜老化信號(hào)。因而，交流疊加法不失為在線檢測(cè)電纜的一個(gè)新方法。

4　結(jié)束語(yǔ)

隨著電力事業(yè)的迅速發(fā)展，電力電纜具有安全、可靠、分布等問(wèn)題越來(lái)越受到關(guān)注和重視。本文對(duì)電力電纜絕緣試驗(yàn)進(jìn)行了分析，并對(duì)電力電纜絕緣老化的原因進(jìn)行了分析，提出了電力電纜故障檢測(cè)方法。由于電纜的制造工藝、安裝運(yùn)行環(huán)境、產(chǎn)品質(zhì)量、管理維護(hù)等原因，我國(guó)電力與電纜的維護(hù)還任重道遠(yuǎn)，希望通過(guò)作者的個(gè)人工作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)與看法，能夠?qū)ξ覈?guó)電力發(fā)展事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展起到一定的借鑒作用。

參考文獻(xiàn)：

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