電力電纜絕緣缺陷檢測(cè)方法的研究

謝博

摘 要：本文對(duì)電力電纜的絕緣缺陷的檢測(cè)方法加以論述，為保證輸電安全，采用交流電疊加法進(jìn)行檢測(cè)，利用震蕩波電壓的方法進(jìn)行檢測(cè)等等，都是值得探討的有效的檢測(cè)方法。本文結(jié)合實(shí)際檢驗(yàn)，對(duì)于電力電纜檢測(cè)中常見的缺陷的檢測(cè)方法展開論述。

關(guān)鍵詞：電力電纜；絕緣缺陷；方法研究

作為電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備，隨著電力企業(yè)的不斷加速，對(duì)于電力電纜的數(shù)量和質(zhì)量的要求也越來越高。電能的安全性以及標(biāo)準(zhǔn)，通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，大多集中在絕緣老化的問題上。因此，采用科學(xué)有效的方法，對(duì)電力電纜加以檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并且保障供電的安全可靠是十分重要的。

1、電力電纜出現(xiàn)絕緣缺陷的原因

1.1水樹枝老化是絕緣老化的原因之一，當(dāng)高溫狀態(tài)下，水樹枝產(chǎn)生了氧化作用，提高了絕緣層的導(dǎo)電，在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)發(fā)生了氧化，最后形成了電樹枝，對(duì)絕緣層來說是加速老化的原因。

1.2由于長(zhǎng)時(shí)間的高溫狀態(tài)，絕緣材料的內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，使得材料的性質(zhì)發(fā)生了變化，影響了電力電纜的絕緣效果。

1.3石油化工企業(yè)一般會(huì)采用油料或者是化學(xué)液體作為原材料，在其共同作用下，溶脹和龜裂的現(xiàn)象會(huì)發(fā)生，絕緣電阻會(huì)受到損耗，容易造成絕緣層的擊穿。

1.4機(jī)械力的作用下，由于一些電磁外力作用，使得絕緣受到影響發(fā)生了性質(zhì)上的變化，例如電氣強(qiáng)度增大帶來了絕緣材料的擊穿[1]。

2、電力電纜絕緣缺陷的常規(guī)檢測(cè)方法

2.1交流電疊加方法，是通過對(duì)交流發(fā)電機(jī)在絕緣層上套加金屬護(hù)套，產(chǎn)生的電流保持在2倍工頻的電流，通過電力電纜絕緣層的信號(hào)強(qiáng)度，進(jìn)行絕緣層的老化，在監(jiān)測(cè)中，通過對(duì)信號(hào)強(qiáng)度的感受，能夠準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)絕緣程度的檢測(cè)，而且此方法不需要接觸電纜，檢測(cè)方便，工作量也少。缺點(diǎn)就是信號(hào)的偏差較大[2]。

2.2泄漏電流試驗(yàn)方法，采用的電力電纜之間的直流電進(jìn)行檢測(cè)的方法，該方法的針對(duì)性很強(qiáng)，可以對(duì)絕緣層進(jìn)行直接的判斷，如果電纜沒有發(fā)生絕緣層老化，則經(jīng)過泄漏電流試驗(yàn)后，初始值顯示較大，如果泄漏電流較小，則表明電纜的絕緣層發(fā)生了老化，此方法的缺陷是保持穩(wěn)定較困難[3]。

2.3電容耦合法是用特定的絕緣材料將電纜固定支撐在電纜外半導(dǎo)體層上，使用金屬銅環(huán)作為電纜電極，采用的傳感器為電容耦合器進(jìn)行檢測(cè)的方法。方向耦合法是用設(shè)備將電纜的半導(dǎo)體層和金屬屏蔽層分開，將用于檢測(cè)的方向合器安裝在二者之間進(jìn)行檢測(cè)的方法。電磁耦合法使用金屬箔、鉛鎧或者溝狀護(hù)套等材料作為電纜屏蔽層，電纜電磁信號(hào)無法突破電纜屏蔽層，所以電磁耦合裝置必須安裝在電纜屏蔽層和外半導(dǎo)體之間，這樣耦合裝置才能夠發(fā)揮作用[4]。

3、交流耐壓實(shí)驗(yàn)方法

3.1采用具有超低頻耐壓能力的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，將設(shè)備的容量降低500倍后，使得結(jié)構(gòu)中的容量大大地降低了設(shè)備的體積和重量，然后運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行耐壓實(shí)驗(yàn)。

在試驗(yàn)中使用到的輸出電壓一般為80KV左右，電壓等級(jí)的設(shè)置是按照實(shí)驗(yàn)的要求進(jìn)行。在進(jìn)行交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜進(jìn)行的介質(zhì)損耗的測(cè)量的時(shí)候，必須要對(duì)絕緣產(chǎn)生的水樹的老化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證在交流耐壓實(shí)驗(yàn)中有效地對(duì)交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜實(shí)行監(jiān)督。

3.2在串聯(lián)電路中，使用到的電感和電容的匹配通過串聯(lián)諧振的方法進(jìn)行。電感和電容上的電壓彼此是相當(dāng)而相反的。電壓高于入端電壓，電纜包含了大容量，諧波電路可以充當(dāng)電容，通過上述電路，對(duì)電感和電源頻率進(jìn)行串聯(lián)諧波，最終形成了高電壓值的電纜設(shè)備的耐壓實(shí)驗(yàn)。

在串聯(lián)諧波中，電源頻率、電感和電容存在的匹配的關(guān)系，使得實(shí)驗(yàn)中的電源的容量成為測(cè)量交聯(lián)聚乙烯電力電纜的性能的較為合適的實(shí)驗(yàn)方法。

3.3采用工頻串聯(lián)諧振耐壓實(shí)驗(yàn)，是在工頻串聯(lián)諧振耐壓實(shí)驗(yàn)中模擬電纜實(shí)際運(yùn)行，反應(yīng)出電纜絕緣泄漏的特性，然后對(duì)絕緣的耐壓特性進(jìn)行反應(yīng)，對(duì)于工頻串聯(lián)諧振實(shí)驗(yàn)的方法，采用電桿和電纜的串聯(lián)諧波，可以使用耐壓實(shí)驗(yàn)的方法，進(jìn)行諧振高壓的實(shí)驗(yàn)。這種方法中，耐壓試驗(yàn)設(shè)備有著重量大、移動(dòng)性差等缺陷，適合在實(shí)驗(yàn)室中使用，不適合在室外的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。

3.4對(duì)于工頻串聯(lián)諧波實(shí)驗(yàn)的設(shè)備的調(diào)試，采用大容量的高壓電抗器的機(jī)械裝置中的磁路的調(diào)節(jié)進(jìn)行電抗值的改變。這個(gè)調(diào)整中形成的諧振的負(fù)載是有一定的范圍的。當(dāng)諧波的傳統(tǒng)接線上加入了補(bǔ)償電容器，發(fā)生了電容與電容器的串聯(lián)，總電容就發(fā)生縮小，與可調(diào)電抗器形成串諧電路，現(xiàn)場(chǎng)采用這種電纜耐壓實(shí)驗(yàn)時(shí)候，需要將電容與電桿進(jìn)行匹配對(duì)接，達(dá)到串聯(lián)諧振。

4、采用振蕩波電壓的檢測(cè)方法

采用該方法，是利用暫態(tài)的電壓和電流進(jìn)行檢測(cè)，這種方法，是將缺陷和故障進(jìn)行判斷，利用信息源頭傳送的參考的數(shù)據(jù)，組成函數(shù)，然后根據(jù)函數(shù)來判斷絕緣的缺陷的程度，從電纜的可測(cè)量的端口進(jìn)行掃描，然后就會(huì)得到不同的數(shù)值，對(duì)應(yīng)電纜絕緣損壞的位置和程度，得到各類振蕩波的測(cè)試信息數(shù)據(jù)，提高了檢測(cè)的頻率，并且利用數(shù)據(jù)的運(yùn)算提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

5、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

某省電力公司采用了交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜竣工實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中規(guī)定了電纜的主絕緣實(shí)驗(yàn)需要采用交流耐壓實(shí)驗(yàn)，要求波形為正弦波、主絕緣沒有擊穿。

檢測(cè)系統(tǒng)軟件主要采用局放在線檢測(cè)系統(tǒng)，高頻傳感器后臺(tái)則應(yīng)用電磁耦合方法。采用局部放電測(cè)試系統(tǒng)，并將圖1的脈沖信號(hào)在實(shí)驗(yàn)電纜中心導(dǎo)體處注入，而此傳感器則可提取電纜屏蔽層泄漏出來的電磁波信號(hào)。脈沖信號(hào)注入電纜中心導(dǎo)體處，耦合后得到的信號(hào)如圖2所示。

在現(xiàn)場(chǎng)不同距離時(shí)候的耦合脈沖信號(hào)通過把傳感器放在可以發(fā)現(xiàn)電纜終端的位置，距離越長(zhǎng)，耦合脈沖信號(hào)越弱。例如在某分界小室內(nèi)10k V電纜終端進(jìn)行了普測(cè)，從測(cè)試結(jié)果可以看出，替換電纜終端頭后，局放信號(hào)發(fā)通過大尺徑高頻電流傳感器，可以發(fā)現(xiàn)在0.5m處有放電相位特征的放電波形出現(xiàn)，幅值為190m V，在1.0m處存在具有局部放電相位特征的放電波形，幅值為120m V。經(jīng)過再次進(jìn)行電纜復(fù)測(cè)，對(duì)于在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)出10k V配電電纜終端局放，發(fā)現(xiàn)密封膠涂抹位置不對(duì)，半導(dǎo)電層可見不規(guī)整應(yīng)力錐形狀，而且不規(guī)整護(hù)套局部有凸起。因此采用大尺徑高頻傳感器測(cè)試法，事實(shí)證明有很好的效果，放電信號(hào)消失，對(duì)該電纜終端進(jìn)行解體，還降低了因安裝工藝或電纜劣化而發(fā)生突發(fā)事件的概率，有效減少電纜因長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作而損壞，尤其是在配合地電波和超聲波帶電測(cè)試過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)了異常。

結(jié)語：

電力電纜的絕緣監(jiān)測(cè)，通過對(duì)供電電纜的測(cè)試，將電纜的被破壞程度和絕緣老化的程度加以確定，在線和離線的測(cè)試結(jié)合使用，在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了測(cè)試，模擬電纜的老化過程，通過實(shí)驗(yàn)得到了相關(guān)的數(shù)據(jù)。當(dāng)前進(jìn)行電力電纜絕緣缺陷的檢測(cè)手法很多，應(yīng)依據(jù)電力電纜的具體情況加以解決，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)新方法，以保證電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。