電線電纜檢測技術和檢測方法探討

【關鍵詞】電線電纜；檢測技術與方法；質(zhì)量控制

引言

多年來，電力公司進行設備檢查的方法始終沒有改變，在常規(guī)電纜設備運行條件不佳時，既有檢測方法——大停電檢修，可以確保設備的安全運行，但這種方式會極大地降低電網(wǎng)的可靠性。本文的研究目的在于改變原有的電纜運行與管理方式，應用新的線路檢測工藝和方法，從電纜帶電檢測及現(xiàn)場試驗結果分析，對電纜的運行狀態(tài)做出綜合分析，考慮電纜的實際狀況來判定是否需要檢修，以及采取何種檢測方式。

一、電線電纜檢測工作的意義與檢測項目

（一）電線電纜檢測工作的意義

在社會生活中，電線電纜的使用越來越廣泛，已深度融入社會不同產(chǎn)業(yè)的多個維度。加強電線電纜質(zhì)量檢測，既是電纜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的內(nèi)在需求，又是保障電力生產(chǎn)穩(wěn)定性的關鍵措施。由于電線電纜長期過載運行，極易遭受外部環(huán)境的干擾，致使線材絕緣層受到損壞、老化，由此導致短路、斷線、接地等意外事件發(fā)生，對線路運行的穩(wěn)定性造成顯著影響。電線電纜作為輸配電工程的關鍵基礎設施，對其進行定期檢測，是消除線路隱患的重要方法[1]。

（二）電線電纜檢測項目

1.電壓試驗

在電壓試驗環(huán)節(jié)，首先將標準指定電壓分別加到測試用電纜的相應絕緣物上，保持固定的標準周期，其次將這些絕緣物重新連接起來，施加標準電壓，無故障則判定符合標準。若電壓試驗不符合要求，可能會造成人員傷害和財物損失，引發(fā)火災或使產(chǎn)品徹底失去原有功能。絕緣層均勻性、導電體品質(zhì)等都會對電壓試驗帶來干擾。

2.絕緣電阻

絕緣電阻是衡量電線電纜產(chǎn)品耐高溫、耐沖擊性能的重要指標，其與制造過程中所用的絕緣原料有著緊密的聯(lián)系。若絕緣電阻數(shù)值相對較大，則顯示出良好的絕緣特性。根據(jù)相關規(guī)范，在進行絕緣電阻試驗之前，要對試樣進行耐壓試驗。此類檢驗也可以發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)工藝層面的問題，如絕緣部分濕度過大、護套破損、原材料被污染、混入其他雜質(zhì)以及各種原因?qū)е碌慕^緣層斷裂等。

3.機械性能

機械性能檢測類別多樣，需要著重探討絕緣及外殼老化前后的拉伸強度及延伸度。絕緣與護套的老化測試是檢測電線電纜在高溫狀態(tài)下的老化性能，即將待測樣品置于標準指定的溫度下，經(jīng)過一個標準所要求的時期之后，測定材料的拉伸強度及斷裂延伸率以評價材料的老化狀態(tài)。在拉伸強度及延伸度測試中，基于不同使用環(huán)境分析，檢驗電線電纜產(chǎn)品能否確保電力供應的穩(wěn)定性。采用此類檢驗方法，也能判別電線電纜制造工藝上的問題，比如絕緣材料及外套的原材料中是否摻雜其他雜質(zhì)、原材料回收率情況、擠包環(huán)節(jié)的均勻性等。

4.阻燃性能

對電纜進行阻燃測試，目的是測試電纜在一段時間內(nèi)暴露于明火后的耐火性能，以判斷其是否符合現(xiàn)行標準。采用延時火焰探測方法，可以最大限度地減少電氣火災的發(fā)生。借助火焰燃燒測試，評估電線電纜在火災場景下維持正常工作狀態(tài)的可能性。利用此類測試方法，可對產(chǎn)品的阻燃性能進行較為精確的把握。

二、電線電纜運行存在的問題

（一）天氣原因引起的問題

戶外環(huán)境是復雜多變的，經(jīng)常給輸配電線路的正常使用帶來很大的影響。特別是當遇到自然災害時，電纜的抗力較差，極易發(fā)生倒桿、跳閘等事故。在影響輸電線路正常運營的各種自然災害中，冰凍、雷擊、暴雨、狂風等是最為普遍的因素。比如：強風會將地面雜物帶到電線電纜上，造成線路相間短路，保護裝置動作跳閘，并且在大風天氣下，也可能導致電線擺動幅度過大，電線附近的樹木或建筑物易與電流接觸，接地短路現(xiàn)象由此出現(xiàn)；鄉(xiāng)村配電網(wǎng)周圍有較大的空間，配電網(wǎng)以架空電線為主，雷雨天氣下易遭雷擊，并由此帶來一系列電力線路失效的問題；由于障礙物存在，極易發(fā)生電線桿塔倒塌或線路斷線等事故，此類障礙物具有大范圍、危害較大的特點，尤其是在冰雪災害較重的區(qū)域，更易發(fā)生。

（二）外力原因引起的問題

由于配電網(wǎng)的布線往往要經(jīng)過多種障礙，如道路、樓房等，這就使得配電網(wǎng)的正常運行變得十分困難。近幾年來，私人轎車的數(shù)量日益增加，因車輛撞擊而造成的輸電線路失效問題也愈發(fā)嚴重；當配電線路周圍的樹木與架空線路距離過近時，就會妨礙線路的正常運轉(zhuǎn)，在雷雨天氣中，線路放電現(xiàn)象容易致使周圍樹木燃燒，進而發(fā)展成更為嚴重的線路火災事故，停電事故的波及范圍持續(xù)擴大。此外，城市建設的無序化，電線電纜穿過區(qū)域燃放煙花爆竹，電桿上側(cè)懸掛橫幅，都會引起配電線路陷入無序運行狀態(tài)。

（三）設備原因引起的問題

由于布設環(huán)境復雜，輸電線路長期處在超負荷狀態(tài)，電線電纜設施逐年老化，致使其失去原有的功能，無法滿足特殊區(qū)域、長距離輸配電需求。當下，技術要素持續(xù)發(fā)展，配電網(wǎng)絡的形式更為多元化，其中任何一處出現(xiàn)故障，便有可能導致整個網(wǎng)絡癱瘓。如絕緣子表面積灰未清理到位，變壓器長期超負荷運轉(zhuǎn)，可導致絕緣性能降低，電纜導線外露風險增加。

三、電線電纜檢測技術

（一）電纜運行溫度檢測技術

通過在電纜表面設置分布式光纖測溫裝置，采用溫度曲線、溫度分布圖等多種形式對不同材質(zhì)表面溫度進行實時監(jiān)測；如果檢測到的溫度值大于報警限值，則發(fā)出報警信號，并實時顯示報警點的位置和溫度；在電纜材質(zhì)的監(jiān)測中，通過對相應的表層和線芯溫度計算方法的分析，實現(xiàn)對線芯溫度和負荷速率的準確計算。

（二）電纜負荷及負載率檢測技術

對電纜整體負荷進行定期監(jiān)測，一旦負荷率超過50%，立即采取相應的處理措施；此外，與調(diào)度中心實時交換線纜負荷率數(shù)據(jù)，彰顯系統(tǒng)卓越的調(diào)度能力。

（三）紅外成像檢測技術

紅外成像的工作原理是根據(jù)不同材質(zhì)表面的紅外輻射強度，完成相關測量工作，在紅外底片上生成測量對象的表面溫度分布圖像[2]。紅外成像儀可以全天候工作，因此在多個領域均得到廣泛應用。尤其是在輸電工程中，主要用來測量電線電纜設施的溫度分布，由此準確判定相關設施的工作狀態(tài)。當識別出異常狀態(tài)時，需立即著手修復，全方位保障電線電纜系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。

（四）局部放電狀態(tài)檢測技術

在絕緣材料和結構的制造中，通常會出現(xiàn)空氣間隙或油膜。與固體絕緣材料相比，此類空隙更易發(fā)生破裂。例如互感器、橡膠紙?zhí)坠艿龋谥圃鞎r往往會混入氣泡，而電纜絕緣材料中，通常會在紙層間形成油膜。氣體和潤滑油的介電常數(shù)通常低于固態(tài)物質(zhì)。因此，在電場的作用下，其將會受到比固體材料更大的磁場強度。當施加在該裝置上的電壓達到某一閾值時，便會造成氣體及潤滑油的局部擊穿，形成放電現(xiàn)象。此外，由于電極周圍的電場通常較為集中，而且相關區(qū)域的電場強度偏高，局部放電的情況難以得到遏制，且在正常電壓條件下，橡膠紙?zhí)坠艿炔课灰矔l(fā)生放電反應。電纜工作場的強度一般低于油紙絕緣部位，但在電場作用下，當質(zhì)點碰撞產(chǎn)生高能電荷時，絕緣紙會發(fā)生老化。

（五）光信號檢測

與其他傳播方式相比，光纖具有更好的抗干擾性能，是一種性能優(yōu)良的光傳感材料和光信號傳輸通道。在光纖檢測過程中，首先通過光信號進行結構探傷。其工作原理涉及局部放電產(chǎn)生的光輻射，借助光電倍增器，能夠?qū)⒕植糠烹姟㈦姇灱巴该鹘橘|(zhì)表面放電等現(xiàn)象放大，并將其轉(zhuǎn)換為特定電流或脈沖，從而完成整個檢測程序[3]。該方法能夠在較短時間內(nèi)準確觀測到整個放電過程，實現(xiàn)對局部放電的有效識別。開展大氣壓平板放電測試，采集相關數(shù)據(jù)，并著重對大氣中SF6氣體的局部放電反應進行分析。采用已有的局放光電測井儀，可探測各種介質(zhì)中常見光脈沖信號的傳輸衰減規(guī)律。盡管在實驗室中，國內(nèi)外對局部放電和絕緣老化機理的研究取得較大進展，但其輔助設備的購置投入大，使用程序較為繁瑣，檢修維護支出不可控，因此在實際運用環(huán)節(jié)存在較大的限制。

（六）工頻耐壓檢測技術

工頻耐壓檢測技術是一種常用的測試方法，它能夠在正常工作狀態(tài)下進行額定峰值電壓的測試工作，而且測試設備性能優(yōu)良，測試結果具有較高可信度。因為工頻耐壓檢測技術的適用條件與實際工作條件相近，耐壓電壓下降，耐壓時間也相應增加，能很好地反映出電纜的絕緣狀況，更容易識別相關缺陷。對電線電纜進行工頻耐壓測試，是確定其絕緣特性的最直接、最有效的手段。另外，由于測試時的工作電壓通常高于既定電壓，因此，經(jīng)過試驗的裝置有較大的安全裕度。采用工頻耐壓檢測方法后，在5分鐘之內(nèi)無任何異常，即判定產(chǎn)品品質(zhì)符合標準。

（七）故障定點檢測技術

當前，對線纜進行故障檢測的主要方式有兩種：一種是聲音誘導定點法，另一種是聲磁同步定位法。聲音誘導定點法是以聽覺作為判斷故障點的方法。在實際應用中，應全面評估電纜的故障狀況。在采用聲磁同步定位法時，通過綜合分析電纜故障點發(fā)出的磁場信號，并結合故障點位置的評估，能夠?qū)崿F(xiàn)對線纜故障的精準探測與識別。基于此，可以科學掌握并迅速處理相關事故。聲磁同步定位的故障檢測方法，融合了電磁波與聲波的各自優(yōu)勢，有機地將兩者結合，從而顯著提升了系統(tǒng)的故障診斷準確率[4]。

（八）基于圖像處理技術的智能檢測技術

基于圖像處理的電線電纜質(zhì)量檢測方法，需遵循以下步驟。首先，對電線電纜進行攝像，并將其轉(zhuǎn)化為電子化數(shù)據(jù)。其次，對數(shù)字圖像進行預處理，完成去噪、濾波等工作。接著，基于特征抽取實施數(shù)字圖像處理，調(diào)整電線電纜特征參數(shù)。最后，運用人工智能的操作規(guī)則，識別電纜的種類，判定產(chǎn)品存在的缺陷。

圖像處理包括圖像信息數(shù)字化轉(zhuǎn)換、預處理和特征提取等幾個環(huán)節(jié)。數(shù)字化轉(zhuǎn)換是將電纜圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，轉(zhuǎn)換過程控制與圖像處理效果有著較強的相關性。采用去噪濾波等預處理方法，可改善圖像品質(zhì)，提取目標關鍵參數(shù)。而特征提取技術則是從圖像中提取出有價值數(shù)據(jù)，以便對圖像內(nèi)容作出分類與識別[5]。

四、電線電纜檢測方法

（一）絕緣電阻檢測

在電線電纜系統(tǒng)的運行環(huán)節(jié)，絕緣電阻反映其具有的抗擊穿性能。在對電線電纜進行絕緣電阻試驗時，可以采用對比電流法、電流－電壓法等方法，并針對不同的試驗要求，選用合適的測試儀器。同時，對電纜絕緣層進行接地電流測試，對評估電纜的健康狀況具有重要意義。當接地系統(tǒng)發(fā)生故障時，其金屬外殼上的電壓值很有可能超過允許工作頻率。此時，利用周期性檢測方法，難以實現(xiàn)安全隱患的識別與判定，為此，接地裝置的動態(tài)監(jiān)測顯得尤為必要。利用電流傳感器對接地電流實施動態(tài)監(jiān)測，提前判斷接地系統(tǒng)和電纜絕緣層是否存在失效風險。

（二）電壓試驗檢測方法

由于線路自身及外部環(huán)境等因素，電線電纜將承受較大的電磁力。為此，開展定期絕緣測試工作，能維持電線電纜系統(tǒng)良好的運行狀態(tài)。試驗時，要將電纜置于高電壓的環(huán)境中，并科學架設地線，完成取樣工作。在試樣兩端通電后，在規(guī)定時間間隔內(nèi)對試樣進行檢測，觀察試樣是否出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象，由此準確實施線路的絕緣強度測定。

（三）扭曲性能檢測

在扭曲性能測試環(huán)節(jié)，主要判定在扭轉(zhuǎn)載荷下，線材分布是否均勻。在測試過程中，以產(chǎn)品能夠經(jīng)受的扭振次數(shù)為評量參數(shù)。

（四）尺寸外觀檢測

第一，尺寸檢測。在測量電線電纜尺寸時，應綜合考慮外徑、偏心度和厚度，著重關注絕緣層厚度指標的監(jiān)測。

第二，外觀檢測。外觀檢查是指對電線電纜的表面狀態(tài)進行評估，通過實施簡單的外觀檢測，以初步判定電線電纜的運行性能。在外觀檢驗時，應對線材平滑度、整潔度等進行綜合檢驗，識別毛刺、裂紋、斑點等細節(jié)缺陷[6]，并在其腐蝕性和抗氧化性等層面作出充分估量，以保證滿足電能傳輸需求。

第三，結構檢測。結構檢測以導線絕緣芯和保護層斷面為研究對象，能夠深入了解其內(nèi)部結構，辨識其潛在結構缺陷。

結語

電線電纜是人類生產(chǎn)生活中不可或缺的一部分，且在工業(yè)生產(chǎn)中提供源源不斷的動能支持。電線電纜的品質(zhì)是衡量電力企業(yè)發(fā)展能力的關鍵。為了提高相關產(chǎn)品質(zhì)量，必須加強對線材檢測測試技術與方法的應用。通過對電線電纜檢測工作進行深入探討，全面把握線材品質(zhì)和運行性能，為我國輸配電工程的有序發(fā)展提供關鍵支持。

參考文獻：

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