XLPE電纜的故障、整體老化和局部老化測試技術

文/寧粉功 王澤朗 白雪 陸大雄

交聯聚乙烯（XL[PE）電纜已經成為城市輸配電的主要電力設備，隨著電纜網絡的不斷擴容，針對電纜的運維工作也不斷加大，電纜的老化現象逐漸表現出來，針對老化的測試逐漸受到重視。 但目前電纜絕緣相關測試的內容不多，主要包括絕緣電阻、耐受電壓、泄露電流、介質損耗、極化電流，其中10kV配網電纜主要開展絕緣電阻測試，針對老化并沒有廣泛開展相關測試工作。但隨著城市電網規模的擴大，電纜故障的測試和處理已經不能滿足狀態檢修的技術發展，其中電纜的老化現象逐漸凸顯出來，針對老化測試的相關討論逐漸受到重視，這包括整體老化的測試、局部老化的測試和定位、老化評估對城市配電網升級改造的作用等。

1 電纜故障與老化的區別

電纜故障檢測和處理是當前電纜檢修過程中投入精力最高的工作之一，長久以來電纜故障處理都是發生擊穿事故后進行查找和處理，而電纜鋪設完成后，主要做耐受電壓測試、泄漏電流或簡單的做絕緣電阻測試，因此老化的概念在中低壓電纜檢修過程中是相對陌生的。實際上老化與故障在很多情況下是關聯的，老化可簡單描述為整體或局部發生介電常數變化，其發生的原因主要有：施工鋪設時留下的隱患、中間接頭制作工藝缺陷、運行環境等。老化一般是運行過程中，環境溫濕度、電氣、機械、化學因素綜合的結果，直接導致某段電纜的介電參數發生改變、損耗增加、絕緣電阻降低等。

2 電纜老化測試的主要現狀

老化現象可通過局部放電測試，介質損耗測試，極化電流等反映出來。其中局部放電在早期高阻類絕緣缺陷容易發現，隨著缺陷嚴重程度增加，局部放電量值增大，但放電現象持續一定時間后，局放量和故障程度并不是線性關系，因老化程度加重后局部放電量還可能下降。介質損耗是一種普遍認可的老化關聯參量，但通常介質損耗測試受電纜容量限制，如5公里以上的電纜，介質損耗測試裝置的便攜性和容量會面臨一定的技術挑戰。極化電流測試在直流電場下觀測的極化電流特征與電纜本體的介電特性有重要關聯，但與介質損耗測試方法雷同，均受到電纜容量的挑戰。

3 電纜老化測試的新技術

射頻阻抗法也稱作阻抗頻譜法，是一種借助寬頻帶信號反射和采集用于測試電纜老化的新技術，其方法是通過施加非破壞性的小信號，然后測試阻抗頻譜的整體曲線特征分析整體老化。阻抗頻譜法是一種基本不受電纜容量限制的技術，實際應用量程可從數米到數百公里；不僅如此，阻抗頻譜法借助電纜的數學模型，實現較精確的局部老化定位和局部老化的嚴重程度標識，尤其針對整體老化不明顯，而局部老化的長度較短的情況下，阻抗頻譜法能夠達到較好預防性檢測目的。早期的阻抗頻譜法主要用于局部老化的定位，尤其是低阻類的老化無法通過升壓、放電等手段進行檢測的環境。阻抗頻譜法進行老化定位相比傳統的時域反射技術，有多方面的優勢，包括基本不受信號衰減影響，不用分析反射波，自動實現多點老化定位等，后期逐漸用于老化點的嚴重程度跟蹤。

4 小結

本篇介紹了電纜老化測試的現狀，分析了現有的老化測試技術。重點介紹了射頻阻抗法用于整體老化評估和局部老化評估的技術優勢。從狀態檢修的精細化管理方面，老化應該作為一個獨立的指標進行檢測，實施過程中局部老化的測試比整體老化更加迫切。及時處理局部老化現象，能夠降低老化蔓延速率，提升電纜可靠性和壽命，因此將整體老化和局部老化納入狀態檢修管理中，對于完善城區輸配電建設與管理，提升電纜狀態檢修技術等都是一個較好的技術發展方向。