去極化電流法診斷10 kV電纜絕緣缺陷的可行性研究

張云波　孫國凱

摘 要： 針對10 kV電纜絕緣缺陷問題，分析了利用去極化電流法來對其絕緣缺陷和老化程度進行診斷的可行性，在此基礎上提出一種基于去極化電流的電纜絕緣缺陷和老化的檢測方法，搭建基于Matlab和高壓真空開關系統的去極化電流法10 kV電纜老化自動化檢測系統。該系統通過對具有不同絕緣缺陷的老化電纜樣本進行去極化電流測試和分析，得到不同缺陷程度的老化電纜去極化電流變化規律，可以方便地實現對老化電纜的絕緣缺陷及老化程度的自動判斷和精準識別，對提高老化電纜絕緣故障診斷效率，保障電力系統可靠供電具有非常重要的意義。

關鍵詞： 去極化電流法； 電力電纜； 絕緣缺陷； 可行性研究

中圖分類號： TN345+.5?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）24?0158?04

Feasibility study on diagnosis of 10 kV cable insulation defects by using

depolarization current method

ZHANG Yunbo， SUN Guokai

（Shenyang Agricultural University， Shenyang 110866， China）

Abstract： To diagnose the insulation defects of 10 kV cable， the feasibility of using depolarization current method to diagnose the insulation defects and aging degree of the cable is analyzed. And on this basis， a cable insulation defects detection method based on depolarization current method is presented. The 10 kV cable aging automatic detection system using depolarization current method based on Matlab and high?voltage vacuum switch system was established. The depolarization current test and analysis for the aging cable samples with different insulation defects are performed by means of the system to obtain the depolarization current change rule of aging cable with different degree defects， which can realize the automatic judgement and accurate recognition of the aging cable insulation defects and aging degree， and has important significance to improve the diagnosis efficiency of the aging cable insulation defects and guarantee the reliable power supply of the electrical power system.

Keywords： depolarization current method； power cable； insulation defect； feasibility study

0 引 言

當前診斷電力電纜絕緣狀態的方法較多，但是這些方法在實際的運用過程中卻存在不同的問題，例如使用介質損耗因數檢測時，其檢測結果容易受到環境的影響；使用直流疊加法進行評估則無法定量的對電纜的老化程度進行定量的評價；使用局部放電法進行檢測，檢測結果會受到現場背景噪音的影響。去極化電流檢測是基于介電響應原理的電纜絕緣性能測量方法，其檢測快速、不對電纜造成破壞性等特點，是目前國內外常用的運行電纜絕緣性能檢測方法[1]，具有非常高的可行性和可操作性，但是從已有的去極化電流檢測方法設計來看，其操作過于復雜、對檢測設備和檢測裝置的要求較高、檢測分析過程復雜，自動化程度和精度較低[2?5]。

基于此，本文利用Matlab軟件平臺和高壓真空開關系統等搭建了一種基于去極化電流檢測方法的10 kV電纜老化自動化檢測系統，通過該系統自動分析和采集不同老化程度的電纜樣本，分析得出其老化程度與去極化電流大小變化規律，可以方便地實現對待測量的老化電纜進行絕緣缺陷和老化程度分析。相對于已有的去極化檢測方法，其實現了全自動化的分析檢測并且具有非常高的檢測精度。

1 去極化電流法基本原理

去極化電流法主要是利用在對電纜進行充電的過程中，電纜由于被施加電壓為[U0]的階躍激勵而逐漸出現極化的現象，假設這一過程所需時間為[tp]，則流過電纜的電流[6]即為極化電流[ip]。這時瞬間撤去施加的電壓[U0]，則測試電纜會因為短路而產生反向的放電電流，這一電流就是去極化電流[id]，整個過程的電流變化如圖1所示[7]。去極化電流不同于極化電流，其不含電纜的電導電流，完全是通過電纜內部的絕緣層中特點的松弛機制產生的松弛電流復合而成[8]。而絕緣層的松弛極化現象包含了絕緣材料的大部分信息，因此通過測量老化電纜的去極化電流就能夠更加準確、客觀地評估電纜絕緣材料的性能[9]。