芻議電纜絕緣試驗與故障檢測方法研究

呂　彬（武漢產品質量監督檢驗所,武漢　430048）

芻議電纜絕緣試驗與故障檢測方法研究

呂彬
（武漢產品質量監督檢驗所,武漢430048）

摘要：電纜絕緣問題關系到生產安全、人身安全和國家發展安全等問題，所以，通過分析電力電纜故障原因及故障種類，以及通過電纜絕緣試驗等方式方法來避免因電纜絕緣問題而導致的不必要損失是非常關鍵的。本文通過對電纜絕緣試驗以及對電纜的故障檢測方法等進行了研究，希望通過本文的研究能夠避免因為電纜絕緣等問題而導致的不必要損失。

關鍵詞：電纜；電纜絕緣；故障；檢測

0　引言

隨著我國經濟的發展的不斷深入，工農業生產及人民生活的用電量日益增加，我國電網的發展和擴大也呈現出前所未有的高速發展。為了保證電纜運行安全和快速診斷、修復故障，對電纜絕緣試驗與故障檢測方法的研究是至關重要的。

1　電力電纜絕緣試驗

（1）泄漏電流試驗。現場采用兩端同時測量的方法，同時記錄兩端的泄漏電流值。在實際測量中應盡量將微安表接在高電位端的接線，這時應該嚴格屏蔽。當將微安表接入低點位端測量時，往往使測量結果不準，由于試驗設備及高壓引線等雜散電流的影響，有時誤差竟達到真實值的幾倍到幾十倍。

（2）直流耐壓試驗。直流耐壓試驗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進行耐壓試驗，主要是由于試驗電源不現實，也明顯減小試驗電源的容量。通常直流試驗所帶來的剩余破壞也比交流試驗小的多。因此在直流耐壓試驗時，一要延長外施電壓的時間，二要適當提高試驗電壓。

（3）絕緣電阻測量。當電纜埋于地下后，測量鋼鎧甲對地的絕緣電阻，可檢查出外護套有無損傷；測量電力電纜的主絕緣電阻可以檢查電纜絕緣是否老化、受潮等問題。當電纜敷設在電纜溝、隧道支架上時，則外護套的損傷很難通過測量絕緣電阻來發現。除擦拭干凈外，還應加屏蔽環，可利用非測量相作為兩端屏蔽環的連線；必須經過較長時間遙測才能得到正確的結果。

2　電力電纜絕緣老化問題

2.1絕緣老化主要表現——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象，一般分為三種情況：（1）蝴蝶形水樹：（2）外導水樹：（3）內導水樹。第二、電樹枝。電樹枝是有絕緣體系內部種種缺陷所產生的局部放電所導致。電樹枝的放電多數從材料的非連續界面上開始的，這種樹枝是不可恢復的。無隙絕緣中也有引起枝狀放電，這主要是由空間負荷所導致。電樹枝的形成是比較緩慢的過程。

2.2電纜絕緣老化原因：

第一、熱老化。熱老化是指在熱的長期作用下電力設備絕緣系統中發生的老化。熱老化的本質是絕緣材料在熱量的影響下發生了化學變化，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老化。熱老化使得絕緣材料的電氣和機械性能同時產生劣化，絕緣壽命減少；第二、電老化。電老化指的是在電場長期作用下，電力設備絕緣系統中發生的老化。隨著外施電壓的增加，放電量和放電重復率均增加，絕緣壽命降低；第三、環境老化。環境老化是指在化學塵埃等自然環境條件下和在高海拔地理條件下，在水分、氧氣、陽光輻射、導致的絕緣系統表面老化，導致絕緣表面產生破壞。總之，是一個非常復雜的過程；第四、機械老化。機械老化是指在運行過程中受到各種機械應力的作用發生的老化。機械應力產生的微裂縫在強電場作用下將引發局部放電，從而加速絕緣系統的破壞。

3　電力電纜故障檢測方法

3.1差頻法

差頻在線監測發的檢測方式與直流法相似，對含水樹枝XLPE電纜施加兩個頻率的正弦電壓時，檢測回路中會有超低頻水樹劣化特征電流信號產生，根據產生的這種電流信號，我們可以判斷出其中存在的問題，這就是差頻監測技術的理論基礎。

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處加進低壓直流電源，從而測量通過電纜絕緣層的微弱的納安級直流電流或其絕緣電阻。對于中性點固定接地的三相系統，仍用直流疊加法在線檢測電纜絕緣性能。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性并不好，難以僅靠測量其絕緣電阻值來預測其壽命，分散性相當大。

3.3電阻電橋法、電容電橋法

主要是利用電橋原理測出故障相電纜的端部與故障點之間的電阻大小，近而確定故障點距離其端部的原理進行的，如圖1。當電纜呈斷路性質時，只有采用電容電橋法或其它方法來測試，因為采用電阻電橋法將無法測量出故障距離，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交流電壓檢測出1Hz的特征電流信號。試驗表明，當電壓頻率為100Hz時，會產生一個比較大的特征電流，該特征電流只在老化的電纜上產生，特征電流達到最大值。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出電纜老化信號。因而，交流疊加法不失為在線檢測電纜的一個新方法。

4　結束語

隨著電力事業的迅速發展，電力電纜具有安全、可靠、分布等問題越來越受到關注和重視。本文對電力電纜絕緣試驗進行了分析，并對電力電纜絕緣老化的原因進行了分析，提出了電力電纜故障檢測方法。由于電纜的制造工藝、安裝運行環境、產品質量、管理維護等原因，我國電力與電纜的維護還任重道遠，希望通過作者的個人工作經驗的總結與看法，能夠對我國電力發展事業的進一步發展起到一定的借鑒作用。

參考文獻：

[1]張曉研.交聯聚乙烯(XLPE)絕緣電力電纜結構及故障檢測方法[J].《內蒙古煤炭經濟》,2012(06).

[2]張俊民,謝華博,魏娟,曹大樹,姚紅寧.電纜絕緣缺陷與故障的檢測技術及分析[J].《航空維修與工程》,2014(01).

[3]石幸利.電器設備的絕緣缺陷及帶電絕緣檢測[J].《重慶科技學院學報(自然科學版)》,2013(04).