論電線電纜絕緣檢測(cè)技術(shù)

云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昆明供電局 趙旭陽 王 賓 徐家勇 陳 凱

電線電纜是在供電用電過程中不可缺少的必要工具，絕緣性是電線電纜的物理性質(zhì)，是指兩個(gè)導(dǎo)體之間用于絕緣的材料，而電線電纜的絕緣性質(zhì)決定了供電的安全性以及用電的可靠性。因此，在電線電纜正式工作之前做好相關(guān)絕緣性的檢測(cè)，能夠判定絕緣材料質(zhì)量的優(yōu)劣以及絕緣性質(zhì)的強(qiáng)弱，清楚地了解絕緣性質(zhì)能夠預(yù)測(cè)電線電纜在正常工作中的實(shí)際情況，預(yù)計(jì)電線電纜的使用周期，因此絕緣檢測(cè)技術(shù)的研究分析對(duì)電線電纜來說有著重大意義。

1 絕緣電阻檢測(cè)的定義

電線電纜中對(duì)絕緣電阻的檢測(cè)需根據(jù)實(shí)際情況來判定，并運(yùn)用符合實(shí)際情況的科學(xué)有效的方法來進(jìn)行檢測(cè)。電線電纜中的絕緣電阻測(cè)量值和直流電阻有一定的差異性，因?yàn)樵跍y(cè)量過程中會(huì)把絕緣電阻的電阻值進(jìn)行每千米之間的轉(zhuǎn)換。一般絕緣電阻和電線電纜的長(zhǎng)度間存在反比關(guān)系。在絕緣電阻測(cè)量的過程中，涉及到電線電纜電壓的長(zhǎng)度數(shù)值影響，雖然這些數(shù)值沒有被明確規(guī)定，但在實(shí)際測(cè)量過程中為方便測(cè)量與計(jì)算，一般情況下選擇五米左右的電線電纜進(jìn)行絕緣電阻的測(cè)量。需要注意，至少要保證充電時(shí)間在1min以上,不同電線電纜之間、不同型號(hào)之間存在很大差異性。

低壓電線電纜中的絕緣電阻檢測(cè)電壓主要有100V、250V、5000V與1000V4種，其中100V電壓和500V電壓是比較常用的兩種。需要引起注意的是，在相同充電時(shí)間前提下，不同質(zhì)量型號(hào)的電線電纜之間其絕緣電阻值也存在著很大的差異。某些電線電纜由于其自身具備一種高性能金屬保護(hù)裝備，這種高性能金屬保護(hù)套在一定程度上能起到良好的屏蔽功能，在一定程度上會(huì)對(duì)電源電阻的測(cè)量值造成影響。為保證絕緣電阻的準(zhǔn)確性，在測(cè)量開始之前對(duì)沒有保護(hù)裝置的電源電纜提前進(jìn)行專業(yè)處理，以此來提高絕緣電阻測(cè)量的準(zhǔn)確性。

2 造成電線電纜絕緣故障的原因

電線電纜所處工作環(huán)境受到的影響因素較多，但造成電源電阻故障的原因可以歸納為以下幾個(gè)：

本身性能。電線電纜的其原材料與護(hù)套的抗拉張力需要通過電線電纜本身的性能體現(xiàn)出來，在此過程中，主要涉及的檢測(cè)內(nèi)容包括絕緣與褲護(hù)套使用前后的抗拉強(qiáng)度以及變化情況等；結(jié)構(gòu)及大小。電線電纜的絕緣體直徑以及護(hù)套的厚度再加上絕緣偏心度不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致電線電纜的結(jié)構(gòu)以及大小不符合使用要求，導(dǎo)致其絕緣性較低，極易發(fā)生絕緣故障；電阻的選擇。其會(huì)直接影響到電線電纜導(dǎo)體材料和導(dǎo)體橫截面積，選擇不合格的電阻會(huì)直接影響到電線電纜的使用周期，還會(huì)導(dǎo)致絕緣層被破壞從而引起火災(zāi)的發(fā)生。

絕緣材料老化。電線電纜絕緣材料在使用之后會(huì)出現(xiàn)一定幅度的老化問題，而導(dǎo)致絕緣材料老化的原因較多，這就要求相關(guān)檢測(cè)人員能夠從主客觀角度出發(fā)，對(duì)老化問題進(jìn)行全面分析，并采取相應(yīng)的控制措施。熱老化是最為常見的老化形式，電線電纜絕緣材料自身的工作環(huán)境和工作特性決定了其更容易受到熱能的影響，其本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)也在熱能的持續(xù)影響之下出現(xiàn)不同程度的改變。尤其是在客觀環(huán)境溫度較低的情況下，熱老化的發(fā)展速度最為明顯。

其次是機(jī)械老化問題。機(jī)械老化指的是絕緣材料在機(jī)械應(yīng)力的影響之下，出現(xiàn)不同程度的損傷問題，若無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理損傷問題，絕緣材料的損傷程度會(huì)持續(xù)擴(kuò)大，當(dāng)其發(fā)展至一定程度后將會(huì)引發(fā)局部放電的問題；最后是電老化問題。電氣設(shè)備本身的工作環(huán)境決定了絕緣材料需要長(zhǎng)時(shí)間在電場(chǎng)環(huán)境下運(yùn)行，其容易受到電場(chǎng)影響而出現(xiàn)老化。電老化問題相對(duì)比前兩種老化問題較為特殊和復(fù)雜，其所涉及到的學(xué)科范圍也更加廣泛。

3 電線電纜現(xiàn)有的絕緣檢測(cè)技術(shù)

3.1 本身性質(zhì)檢測(cè)技術(shù)

對(duì)于電線電纜本身性質(zhì)的絕緣檢測(cè)，要借助相關(guān)的機(jī)械工具才能夠進(jìn)行，這過程主要是借用拉力測(cè)量器來記錄電線電纜使用前后的抗拉性質(zhì)。首先在電線電纜正式工作之前，對(duì)其進(jìn)行使用前的厚度、寬度進(jìn)行測(cè)量，隨后再通過相應(yīng)的手段模擬電線電纜工作后的使用情況，同時(shí)對(duì)使用后的電線電纜進(jìn)行拉力的測(cè)試，以拉斷電線電纜為標(biāo)準(zhǔn)來測(cè)量電線電纜能夠承受的最大拉力，以及相關(guān)的拉伸距離，拿到數(shù)據(jù)后與標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，看電線電纜是達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 結(jié)構(gòu)大小檢測(cè)技術(shù)

在對(duì)電線電纜進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)時(shí)，要觀察電線電纜的結(jié)構(gòu)大小以及外觀。這部分主要檢測(cè)電線電纜的外部特征、長(zhǎng)度大小，以及電線電纜的結(jié)構(gòu)。電線電纜的外部特征檢測(cè)較為簡(jiǎn)單，從視覺上就可以判斷電線電纜的質(zhì)量，再加上相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)方法，就能夠?qū)﹄娋€電纜的外部特征進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。一般情況下，外觀可以直觀的表現(xiàn)出電線電纜是否存在質(zhì)量問題，只要外觀有嚴(yán)重的變形，或者是外表不光滑、較為毛躁，有凸起紋路或者較為明顯的其他表現(xiàn)，那么電線電纜出現(xiàn)質(zhì)量問題的可能性很大。

對(duì)于電線電纜的長(zhǎng)度來說一般要求不是特別高，但是如果電線電纜用于高壓環(huán)境就會(huì)嚴(yán)格控制其尺寸大小，針對(duì)這樣的電線電纜，一般是檢測(cè)其外表密度、偏心度以及絕緣體厚度等因素，并針對(duì)其絕緣體厚度、絕緣體內(nèi)徑加大檢測(cè)力度；結(jié)構(gòu)檢測(cè)主要針對(duì)的是電線電纜的組成結(jié)構(gòu)。除此之外，還要結(jié)合其外部特征，使其在保證外表美觀的同時(shí)又能夠達(dá)到相關(guān)的尺寸要求標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 絕緣電阻的檢測(cè)

電線電纜實(shí)際阻值就是電線電纜絕緣層在實(shí)際運(yùn)作過程中需要承受的當(dāng)前電壓與電流之比。通常講常用的絕緣電阻測(cè)量會(huì)涉及到兩種測(cè)量方式，一種稱之為電壓電流法，另一種叫直流比較法。

3.3.1 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)可以基本概括為兩類：其中一類是通過直流電的疊加進(jìn)行檢測(cè)，利用物理手段將電流與變電器進(jìn)行連接，測(cè)試電源并且觀察電流的變化關(guān)系，以此為依據(jù)計(jì)算出絕緣電阻的阻值。這種檢測(cè)手段在操作上較為便利，但同時(shí)也存在著不足之處，一些重要數(shù)據(jù)無法通過此手段直接獲取，因此該檢測(cè)技術(shù)存在一定的局限性。

另一類檢測(cè)方法正好與上一類檢測(cè)技術(shù)相反，這次使用交流電的疊加來進(jìn)行檢測(cè)，即利用疊加交流電壓獲得相關(guān)電阻的數(shù)值，從而判斷電線電纜的絕緣性。這種技術(shù)相比較直流電直接接入變電器的直流疊加檢測(cè)技術(shù)提高了操作的安全性，同時(shí)還不易受到外界各種因素的影響，具有簡(jiǎn)單安全的特點(diǎn)，因此這種方法被廣泛使用[1]。

3.3.2 防范性檢測(cè)技術(shù)

通過相關(guān)物理手段利用防范性測(cè)試技術(shù)對(duì)被檢測(cè)電線電纜電阻進(jìn)行相關(guān)絕緣測(cè)試時(shí)，方式之一稱為破壞型實(shí)驗(yàn)。在進(jìn)行電線電纜絕緣電阻測(cè)試工作之前，打破原有的電壓平衡，通過相關(guān)技術(shù)手段找到電線電纜正常工作的電壓平衡點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上加大電壓來破壞此平衡點(diǎn)，借此來分析在超電壓工作時(shí)可能造成的危險(xiǎn)性絕緣故障。但是這種檢測(cè)方式會(huì)給電線電纜造成較大損害，影響到絕緣材質(zhì)的使用壽命。

與破壞性實(shí)驗(yàn)相對(duì)的檢測(cè)方式稱為非破壞性實(shí)驗(yàn)，與破壞性實(shí)驗(yàn)操作相反，技術(shù)人員在測(cè)試過程中輸入低于電線電纜正常工作運(yùn)行時(shí)的電壓，并且根據(jù)測(cè)量結(jié)果來判斷電線電纜工作過程中存在的絕緣故障可能性。為提高電力系統(tǒng)供電的可靠性，在電線電纜正式工作之前，相關(guān)工作人員必定要進(jìn)行電線電纜相關(guān)絕緣性質(zhì)的檢測(cè)，對(duì)電線電纜可能發(fā)生的絕緣事故進(jìn)行提前預(yù)測(cè)。

3.3.3 切斷鏈接檢測(cè)技術(shù)

這類測(cè)試方法也可以分成兩種，方法之一相關(guān)測(cè)量人員會(huì)通過專業(yè)的手段進(jìn)行絕緣電阻阻值的實(shí)際測(cè)量。當(dāng)然，不同類型的電線電纜要根據(jù)其所使用的電壓級(jí)別以及工作環(huán)境來做出相應(yīng)的判斷；另外一種方式則是通過測(cè)量電線電纜停止工作時(shí)的殘余電荷。首先讓電線電纜產(chǎn)生相應(yīng)的參與電荷，由技術(shù)人員進(jìn)行相關(guān)測(cè)量，得到的殘余電荷數(shù)值越大、就意味著相應(yīng)的電線電纜絕緣性較弱，如果得到相反結(jié)論，那就證明該電線電纜絕緣性質(zhì)較強(qiáng)。

3.4 預(yù)測(cè)性檢測(cè)技術(shù)

在使用該檢測(cè)方法的同時(shí)，相關(guān)技術(shù)檢測(cè)人員必須做好電線電纜的絕緣性測(cè)試，主要是針對(duì)電線電纜進(jìn)行相應(yīng)的破壞性實(shí)驗(yàn)和非破壞性實(shí)驗(yàn)。進(jìn)行破壞性實(shí)驗(yàn)時(shí)，檢測(cè)技術(shù)人員通過輸入高于正常工作時(shí)的電壓，并結(jié)合相應(yīng)的交流壓和耐流壓，對(duì)電線電纜的工作情況進(jìn)行分析，通過這樣的方式找到可能存在的危險(xiǎn)絕緣事故[2]。

3.5 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)法

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)既可以通過利用直流電壓的疊加來測(cè)試電源與電流之間的細(xì)微變化關(guān)系，以此為依據(jù)計(jì)算出當(dāng)前絕緣電阻的數(shù)值，還可以轉(zhuǎn)變思維利用交流電壓以同樣的疊加方式來獲取相關(guān)電流的變化情況，結(jié)合所得的數(shù)據(jù)，對(duì)被測(cè)試的電線電纜的電阻絕緣性做出認(rèn)知。根據(jù)上文所提到的這兩種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方式的對(duì)比，第二種的交流疊加檢測(cè)法更為人們所認(rèn)可接受[3]。

3.6 影響電線電纜絕緣檢測(cè)的因素

一般來說電線電纜要經(jīng)過絕緣電阻測(cè)試離不了相關(guān)器材的使用，參加的實(shí)驗(yàn)較多，會(huì)對(duì)電阻值造成一定的影響。本文以市場(chǎng)上常見的通用型電線電纜為例進(jìn)行相關(guān)測(cè)試，并對(duì)在實(shí)驗(yàn)過程中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行具體分析，通過這次實(shí)驗(yàn)希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員提供一定的實(shí)驗(yàn)依據(jù)[4]。根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)要求：取一節(jié)長(zhǎng)度為五米左右的絕緣芯進(jìn)行絕緣電阻測(cè)試，并且對(duì)此絕緣芯進(jìn)行實(shí)驗(yàn)要求的相關(guān)測(cè)試，保證實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌M(jìn)行，同時(shí)測(cè)定進(jìn)行實(shí)驗(yàn)所需的電壓。接下來進(jìn)行具體操作：

為達(dá)到相關(guān)要求，首先將所選定的絕緣芯浸入到特定水溫當(dāng)中，同時(shí)保證電阻兩端露出相同的長(zhǎng)度在水面上，確保該絕緣芯進(jìn)入水中的時(shí)間大于等于兩小時(shí)，隨后進(jìn)行下一步操作，即在水中加入80伏到500伏的直流電壓，時(shí)間達(dá)到一分鐘時(shí)進(jìn)行絕緣電阻的測(cè)量，同時(shí)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行千米的換算。得到在測(cè)量條件保證相同時(shí)，相關(guān)數(shù)據(jù)并不會(huì)存在較大差別的結(jié)論[5]。2到3次的實(shí)驗(yàn)之后，對(duì)所取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。

為保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定性，在進(jìn)行測(cè)量的過程中其測(cè)試時(shí)間必須超過一分鐘、但不超過五分鐘，為保證得到最佳數(shù)值，讀取數(shù)據(jù)的時(shí)間最好在一分鐘左右，統(tǒng)一讀數(shù)時(shí)間，一分鐘左右的讀數(shù)可以確保得到準(zhǔn)確的測(cè)量值。在條件和背景都不變的前提下，雖然電阻的長(zhǎng)度不同所得到的結(jié)論也不同，絕緣電阻的阻值會(huì)隨著時(shí)間的增加而減小。經(jīng)過多次測(cè)量并且取其結(jié)果來看，多次測(cè)量能夠更好的驗(yàn)證上文所提出的絕緣電阻與長(zhǎng)度之間的比例關(guān)系。所以，為保證得到的結(jié)論是科學(xué)的、可靠的，需要多次進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，測(cè)驗(yàn)次數(shù)保證在1到4次。

由此可見，影響電線電纜絕緣檢測(cè)的的影響主要包括溫度和測(cè)量時(shí)間兩個(gè)方面。在絕緣檢測(cè)的過程中，溫度的提升會(huì)導(dǎo)致絕緣效果的快速下降，且溫度對(duì)于絕緣效果的影響較大，故在測(cè)量過程中需要保證溫度的穩(wěn)定，只有這樣才能保證最終的檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確。此外，測(cè)量時(shí)間的影響也不容忽視，為保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，需要保證充電時(shí)間的充足，充電時(shí)間一般在1～5min之間，并在1min左右時(shí)讀取數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

為確保我國電力系統(tǒng)能夠滿足人們?nèi)粘Ｐ枨?，給供電，用電提供有力的保障，必須對(duì)電線電纜絕緣檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行相關(guān)研究。并且通過對(duì)電線電纜的本身性質(zhì)，結(jié)構(gòu)大小和所選導(dǎo)體電阻可能產(chǎn)生的絕緣故障因素進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)所采用的檢測(cè)方式進(jìn)行相關(guān)探討分析，所得出的結(jié)論希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)技術(shù)檢測(cè)人員在以后的日常工作中提供參考依據(jù)，同時(shí)希望我國電力系統(tǒng)能夠更好地向前發(fā)展。