電力電纜絕緣缺陷檢測方法的研究

陳軍 彭鐵栓 張瀚 唐東輝 王楷

（內蒙古電力（集團）有限責任公司薛家灣供電公司市區供電分公司，內蒙古鄂爾多斯 010399）

0.引言

電力電纜是電力系統中較為重要的組成部分，也是保證居民用戶電力使用運輸的關鍵所在，一旦電力電纜出現問題，那么將會使得部分地區的居民用戶以及企業等都處于無法正常工作生活的狀態，將會嚴重影響到該地區經濟的增長發展，因此電力相關行業對于電力電纜絕緣缺陷檢測方法也有了更多的應用與研究。

電力電纜在經過一段時間的使用之后經常會發生絕緣老化的現象，因此便需要檢測人員時刻對電力電纜進行維護保養，而且在電力電纜出現問題時也需要檢測人員通過不同的檢測方法快速診斷出故障位置，并進行相應的維修，以保證電力電纜的正常運行。

1.電力電纜絕緣老化原因分析

能夠造成電力電纜出現絕緣老化問題的因素有很多，其中最主要的原因便是外力損傷，如若在電力電纜安裝過程中便沒有做到規范施工，那么該電力電纜在日后的使用過程中將會存在著較大的安全隱患，使用壽命也會存在一定的局限性[1]。除了安裝不規范以外，電力電纜絕緣老化也會受到其他諸多因素的影響，比如電力電纜絕緣受潮、遭受化學腐蝕等其他相關因素，只有保證了電力電纜的絕對安全性，才能夠保證其作用的完全發揮。

1.1 絕緣受潮

若電力電纜安裝在潮濕地帶，且電力電纜的接頭質量不過關的話，很容易造成水蒸氣通過接頭進入電力電纜內部的現象發生，這樣的話電力電纜經過長時間的內外潮濕條件影響之下，其絕緣強度將會被大幅度減弱，這時便可能會發生電力電纜漏電或者其他電纜故障問題，不僅會對電力電纜本身造成一定程度上的影響，對周圍路過的路人甚至是附近的導電物品都存在著較大的安全的隱患，甚至最終可能會引發無法估量的后果。

1.2 化學腐蝕

電力電纜絕緣老化也可能是由于化學腐蝕的原因造成的，因為很多電力電纜都是直接埋在地底的，如若該地區的地質存在酸堿作用的話，將會在一段時間過后使得電力電纜外表的鎧裝、鉛皮或者是外護層被腐蝕掉，這樣的話被化學腐蝕掉外皮的電力電纜絕緣功能則會大幅度下降，從而引發電力電纜出現漏電甚至是直接短路等線路故障。

1.3 長時間超負荷運行

電力電纜在經過長時間的運行之后也會發生絕緣性能減弱的現象，一方面可能是因為使用年限過長的原因，電力電纜長時間地進行電流運行，會隨著時間的推移不斷的損耗自身的各方面性能，使用年限過長的話便會發生電力電纜絕緣性能缺失的問題；另一方面則可能是電纜超負荷運行造成的，由于電纜的熱效應，負載電流通過電纜時必然會導致其發熱，同時電荷的集膚效應以及鋼凱的渦流損耗、絕緣介質損耗也會產生附加熱量，從而會使得電力電纜的溫度升高。在經過長時間的超負荷運行之后，電力電纜便會因為過高的溫度而發生絕緣性能減弱的現象，如若還有其他因素影響的話，電力電纜的絕緣薄弱處甚至還會被擊破，從而引起電力電纜故障的發生。

1.4 電纜接頭故障

電纜接頭是整個電力電纜中最為脆弱的地方，一方面是因為其結構構造的原因，不像電力電纜線路一樣呈全封閉狀態；另一方面則是因為電纜接頭會經常性地拔開檢查而后在插上，這樣的話也會對街頭的性能造成一定程度上的損傷。除此之外，還可能因為工作人員操作不當而引起電纜接頭出現故障的現象發生，不管是接頭壓接不緊，還是其他的一些連接不當因素都可能會導致電纜接頭的絕緣性能發生變化，最終導致連帶電力電纜絕緣性能也同樣發生問題，直至發生電路故障。

1.5 環境和溫度等其他因素的影響

電力電纜所處位置的環境、溫度等其他因素也可能是造成其絕緣性能缺陷的原因，一方面可能會因為電力電纜如若長時間遭受暴曬、雨淋等自然環境影響，其本身將會在冷熱交換間不斷地對自身絕緣外層造成磨損現象，久而久之便會使得電力電纜絕緣性能缺失；另一方面則可能會因為磁力、外力等機械力的作用，電力電纜局部部位被不斷影響，從而引發樹脂化放電現象，造成局部絕緣性能缺失，最終會使得電力電纜該絕緣部位被擊穿。

2.不帶電檢測電力電纜絕緣缺陷的方法

檢測電力電纜絕緣缺陷的方法有很多種，根據帶電和不帶電2種情況能夠將其分為兩大類的不同檢測方法，這些方法有些是已經被淘汰掉的，還有一些是正在使用但仍存在著一定缺陷的，只有通過不同檢測方法之間的相互比對，才能夠更好地實現電力電纜絕緣缺陷的檢測[2]。

2.1 電橋法及低壓脈沖反射法

電橋法也就是回路電橋平衡法，其主要是根據故障電力電纜長度與電阻呈線性關系的工作原理，將直流電橋改接成便于測量電纜一相或者兩相低阻抗接地的方法。電橋法是一種傳統的電力電纜絕緣缺陷檢測方法，其因為性能作用的原因經常被應用于發生低阻故障的電力電纜之中，且也能夠取得較為良好的應用效果，不過電橋法也存在著一定程度上的使用局限性，其只適用于存在一處絕緣缺陷故障的電力電纜線路中，如若電力電纜出現多處故障則無法使用，除此之外其也不適合應用于發生低阻故障以外其他絕緣故障的電力電纜線路中，因為若是應用在高阻力故障等其他絕緣缺陷問題的電力電纜的話將會嚴重影響到電橋法的最終判斷結果，使得電橋法的檢測結果無法得到保證，從而甚至可能會因為檢測結果不準確的原因引發更加嚴重的后果。

低壓脈沖反射法也是一種電力電纜絕緣缺陷檢測方法，其主要是利用脈沖信號在電力電纜線路中傳播時遇到波阻抗不匹配點產生電磁波反射的原理，由示波器上測的脈沖波反射時間和電纜波速，從而達到確定電力電纜故障點距離的目的。不過低壓脈反射法在應用過程中也存在著一定的問題，一方面是其檢測結果會受到諸多方面因素的影響，不管是電纜接頭還是金屬管道等都可能會引起脈沖波的反射，這時便需要檢測人員根據具體情況進行排除確定電力電纜故障位置；另一方面則是低壓脈沖反射法的應用范圍也存在著一定的局限性，而且長時間應用該檢測方法對電力電纜本身也有著一些不良影響，不利于電力電纜更好地進行服務，因此該檢測技術目前已經很少有檢測人員進行使用。

2.2 高壓直流閃測法和沖擊閃測法

高壓直流閃測法和沖擊閃測法是現階段在電力電纜絕緣缺陷檢測最常用的方法，一般被應用于檢測電力電纜的間隙故障和高阻故障，而且均有著較為良好的應用效果，根據檢測方法利用介質種類的不同能夠將高壓直流閃測法和沖擊閃測法全部分為電流閃測法和電壓閃測法2種，電流閃測法便是以電流為媒介的一種電力電纜絕緣缺陷檢測方法，電壓閃測法則是以電壓為媒介的電力電纜絕緣缺陷檢測方法，2種不同媒介的檢測方法都有著自身各自的優勢與特點，同時也都存在著一些不足之處。

電壓閃測法通過電力電纜中的高壓的穩定變換來對出現絕緣缺陷的故障的地方進行判斷，而且該檢測方法也不會受到其他因素的影響，只是根據電壓狀況的不同來進行具體的判斷分析，一般情況下高壓閃測法的檢測結果也具有極高的精準性，不過電壓閃測法也存在著一些不足之處，一方面是其測試方法步驟比較復雜，對檢測人員的專業素養要求比較高；另一方面則是其因為需要接入電力電纜中進行檢測的原因，存在著較大的危險系數，如若電壓泄露，則可能會對檢測人員造成較為嚴重的威脅；而電流閃測法則沒有電壓閃測法那么繁瑣的測試步驟，電流閃測法在電力電纜絕緣缺陷檢測過程中操作較為簡單，檢測人員比較容易上手，但是其檢測結果卻會受到電力電纜線路中其他雜亂電流的影響，不能夠精準判斷出發生故障的線路位置，需要檢測人員根據實際情況進行具體的判斷才能夠分析出故障所在位置，存在著一定的局限性。

2.3 二次脈沖法

二次脈沖法是一種較為先進的電力電纜絕緣缺陷檢測方法，其先進之處在于使現場測得的故障波形得到較大程度上的簡化，將傳統復雜的高壓沖擊閃絡波形變為了非常容易判讀的類似于低壓脈沖法的短路故障波形。二次脈沖法能夠被應用于高阻泄露故障、閃絡性故障、低阻接地以及斷路故障等多種絕緣缺陷問題的電力電纜線路檢測中，而且該檢測方法對檢測人員也沒有過多的技術以及其他方面的要求，只要檢測人員會使用便能夠根據該檢測方法較大精準度的檢測出電力電纜中發生故障的位置。

二次脈沖法的出現是電力電纜絕緣缺陷檢測行業中技術的一種革新，對于相關行業的發展有著極其重要的推動作用，通過二次脈沖法對出現絕緣缺陷故障的電力電纜線路進行測試，一次脈沖遇到高阻便會折返回來，而后發出二次脈沖，若二次脈沖突破高阻地帶的話則該地方可能只是一次脈沖的一種誤判，而如若兩次脈沖都被阻隔到同一地帶，那么二次脈沖法相關設備便會通過對兩次脈沖的相關信息記錄，來判斷出該高阻地帶的具體位置，從而達到清楚判斷電力電纜故障具體為位置的目的。二次脈沖法極為簡單的操作方式以及擁有較大精準程度的檢測結果都意味著該技術在未來的電力市場中廣闊地應用市場和發展前景，而且該技術也能夠在最大程度上保證檢測人員的安全，是眾多檢測人員首選的電力電纜絕緣缺陷檢測方法之一。

3.帶電檢測電力電纜絕緣缺陷的方法

除了一些電力電纜突發故障以外，大多數檢測人員都會采用帶電的檢測方式來進行電力電纜絕緣缺陷的檢測，因此帶電檢測電力電纜絕緣缺陷的方法種類會比較多一些，如交流電疊加法、電容耦合法、方向耦合法、電磁耦合法以及泄漏電流試驗法等都是帶電檢測電力電纜絕緣缺陷的方法[3]。

3.1 交流電疊加法

交流電疊加法指的是檢測人員使用交流發電機在電力電纜絕緣層的外面釋放交流電，在交流電疊加到一定數值以后，通過觀察電力電纜絕緣層反映出來的信號強度等各個方面的數據來判斷該段電力電纜是否存在絕緣缺陷，也可以根據絕緣層反映數據的具體情況來分析出該電力電纜的老化程度，從而做好相應的提前預防或者維護保養等相關措施，用來達到加強電力電纜使用年限和提升其安全性能的目的。

交流電疊加法雖然有著較為精準的應用效果，但是其應用范圍也存在著一定的局限性，只適合用于對固定一段電力電纜距離的絕緣缺陷檢測，不過其便捷的檢測操作步驟以及影響因素較小的應用性能也使得該檢測方法非常受到檢測人員的喜愛，不僅能夠有助于提高檢測人員檢測電力電纜絕緣缺陷的效率，在一定程度上還能夠在保證檢測結果準確率的同時減少檢測人員的工作量。

3.2 電容耦合法

電容耦合法也是帶電檢測電力電纜絕緣缺陷方法的一種，不過該檢測方法的步驟較為復雜，對檢測人員也有著較高專業素養的要求，一方面是因為電容耦合法需要先將電力電纜固定到某一位置，而后在通過電容耦合器與電纜電機之間的交流來對電力電纜的絕緣性能進行檢測，檢測人員必須熟悉掌握該方法的每一步驟，才能夠達到實現檢測電力電纜絕緣缺陷的目的；另一方面則是因為電容耦合器所使用的電流量以及在檢測電力電纜過程中促發的電流量都是較大的，對于檢測人員有著較大的威脅，一旦發生漏電、短路等其他故障時極有可能嚴重威脅到檢測人員的生命安全。

3.3 方向耦合法

方向耦合法指的是一種檢測人員通過使用方向合器來對電力電纜絕緣缺陷進行檢測的方法，使用該方法的話首先需要將電力電纜的半導體層和金屬屏蔽層分隔開來，而后在通過使用方向合器來對該電力電纜線路段進行絕緣性能的測試。不過方向耦合法在所有電力電纜絕緣缺陷檢測方法中屬于不經常使用的那一種，因為其雖然有著較為便捷且成本較低的檢測優勢，但是卻無法保證檢測結果的可靠性，相比其他類型的檢測方法方向耦合法的檢測結果精準度則要相對低一些。

3.4 電磁耦合法

電磁耦合法是一種較為復雜但檢測結果精準度較高的電力電纜絕緣缺陷檢測方法，一方面是因為使用該方法的檢測人員需要利用金屬和電纜屏蔽層對電纜相關信號進行屏蔽，這個步驟較為復雜，不僅需要將電纜外層剖開，還需要進行精準位置的安裝；另一方面則是因為在進行電磁耦合法檢測電力電纜絕緣缺陷時，需要使電力電纜處于不通電的狀態，這樣的話在一定程度上會給該地區造成一些不必要的困擾。

3.5 泄漏電流試驗法

泄漏電流試驗法指的是通過對電力電纜表面釋放電流來判斷電力電纜是否存在絕緣缺陷的一種檢測方法，若電力電纜是完好無損的，那么流經表面的電流將較為穩定，不會發生太大的變動；而若電力電纜存在著絕緣缺陷，那么流經該段電纜的電流將發生一定幅度的變動，檢測人員隨后便可以根據電流變動判斷出絕緣缺陷位置。

4.結語

能夠檢測電力電纜絕緣缺陷的方法有很多種，而且每一種都有著其自身的特點與優勢，在不同的電力電纜絕緣缺陷問題檢測情況下，檢測人員應該根據實際情況來選擇對應得更加合適的檢測方法進行檢測，這樣既能夠保證檢測效率，又能夠保證檢測結果的準確性，能夠從根本上提高解決電力電纜絕緣缺陷問題的可能性。

隨著社會的快速發展，各種技術也是處于高速發展狀態之中，同樣電力相關企業對于電力電纜絕緣缺陷檢測技術也是有著不同的看法，越是先進便捷成熟的技術在未來的相關市場內越能夠占據到更多的應用比例，各種相關技術只有保證自身的不斷革新，才能夠在面臨越來越多困難和挑戰的前提下脫穎而出，從而滿足越來越多相關電力電纜的應用需求。