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場試驗結果分析，對電纜的運行狀態做出綜合分析，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業的多個維度。加強電線電纜質量檢測，既是電纜產業發展的內在需求，又是保障電力生產穩定性的關鍵措施。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、接地等意外事件發生，對線路運行的穩定性造成顯著影響。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

在電壓試驗環節，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，引發火災或使產品徹底失去原有功能。絕緣層均勻性、導電體品質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系。若絕緣電阻數值相對較大，則顯示出良好的絕緣特性。根據相關規范，在進行絕緣電阻試驗之前，要對試樣進行耐壓試驗。此類檢驗也可以發現生產工藝層面的問題，如絕緣部分濕度過大、護套破損、原材料被污染、混入其他雜質以及各種原因導致的絕緣層斷裂等。

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下的老化性能，即將待測樣品置于標準指定的溫度下，經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。在拉伸強度及延伸度測試中，基于不同使用環境分析，檢驗電線電纜產品能否確保電力供應的穩定性。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、原材料回收率情況、擠包環節的均勻性等。

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暴露于明火后的耐火性能，以判斷其是否符合現行標準。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的可能性。利用此類測試方法，可對產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

戶外環境是復雜多變的，經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，接地短路現象由此出現；鄉村配電網周圍有較大的空間，配電網以架空電線為主，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域，更易發生。

（二）外力原因引起的問題

由于配電網的布線往往要經過多種障礙，如道路、樓房等，這就使得配電網的正常運行變得十分困難。近幾年來，私人轎車的數量日益增加，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，在雷雨天氣中，線路放電現象容易致使周圍樹木燃燒，進而發展成更為嚴重的線路火災事故，停電事故的波及范圍持續擴大。此外，城市建設的無序化，電線電纜穿過區域燃放煙花爆竹，電桿上側懸掛橫幅，都會引起配電線路陷入無序運行狀態。

（三）設備原因引起的問題

由于布設環境復雜，輸電線路長期處在超負荷狀態，電線電纜設施逐年老化，致使其失去原有的功能，無法滿足特殊區域、長距離輸配電需求。當下，技術要素持續發展，配電網絡的形式更為多元化，其中任何一處出現故障，便有可能導致整個網絡癱瘓。如絕緣子表面積灰未清理到位，變壓器長期超負荷運轉，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表面溫度進行實時監測；如果檢測到的溫度值大于報警限值，則發出報警信號，并實時顯示報警點的位置和溫度；在電纜材質的監測中，通過對相應的表層和線芯溫度計算方法的分析，實現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測，一旦負荷率超過50%，立即采取相應的處理措施；此外，與調度中心實時交換線纜負荷率數據，彰顯系統卓越的調度能力。

（三）紅外成像檢測技術

紅外成像的工作原理是根據不同材質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。當識別出異常狀態時，需立即著手修復，全方位保障電線電纜系統的平穩運行。

（四）局部放電狀態檢測技術

在絕緣材料和結構的制造中，通常會出現空氣間隙或油膜。與固體絕緣材料相比，此類空隙更易發生破裂。例如互感器、橡膠紙套管等，在制造時往往會混入氣泡，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通常低于固態物質。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，形成放電現象。此外，由于電極周圍的電場通常較為集中，而且相關區域的電場強度偏高，局部放電的情況難以得到遏制，且在正常電壓條件下，橡膠紙套管等部位也會發生放電反應。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，當質點碰撞產生高能電荷時，絕緣紙會發生老化。

（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生的光輻射，借助光電倍增器，能夠將局部放電、電暈及透明介質表面放電等現象放大，并將其轉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準確觀測到整個放電過程，實現對局部放電的有效識別。開展大氣壓平板放電測試，采集相關數據，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，可探測各種介質中常見光脈沖信號的傳輸衰減規律。盡管在實驗室中，國內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，因此在實際運用環節存在較大的限制。

（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下進行額定峰值電壓的測試工作，而且測試設備性能優良，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分鐘之內無任何異常，即判定產品品質符合標準。

（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出的磁場信號，并結合故障點位置的評估，能夠實現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勢，有機地將兩者結合，從而顯著提升了系統的故障診斷準確率[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，并將其轉化為電子化數據。其次，對數字圖像進行預處理，完成去噪、濾波等工作。接著，基于特征抽取實施數字圖像處理，調整電線電纜特征參數。最后，運用人工智能的操作規則，識別電纜的種類，判定產品存在的缺陷。

圖像處理包括圖像信息數字化轉換、預處理和特征提取等幾個環節。數字化轉換是將電纜圖像轉換為數字形式，轉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，提取目標關鍵參數。而特征提取技術則是從圖像中提取出有價值數據，以便對圖像內容作出分類與識別[5]。

四、電線電纜檢測方法

（一）絕緣電阻檢測

在電線電纜系統的運行環節，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。當接地系統發生故障時，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，難以實現安全隱患的識別與判定，為此，接地裝置的動態監測顯得尤為必要。利用電流傳感器對接地電流實施動態監測，提前判斷接地系統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良好的運行狀態。試驗時，要將電纜置于高電壓的環境中，并科學架設地線，完成取樣工作。在試樣兩端通電后，在規定時間間隔內對試樣進行檢測，觀察試樣是否出現擊穿現象，由此準確實施線路的絕緣強度測定。

（三）扭曲性能檢測

在扭曲性能測試環節，主要判定在扭轉載荷下，線材分布是否均勻。在測試過程中，以產品能夠經受的扭振次數為評量參數。

（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測。

第二，外觀檢測。外觀檢查是指對電線電纜的表面狀態進行評估，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，能夠深入了解其內部結構，辨識其潛在結構缺陷。

結語

電線電纜是人類生產生活中不可或缺的一部分，且在工業生產中提供源源不斷的動能支持。電線電纜的品質是衡量電力企業發展能力的關鍵。為了提高相關產品質量，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，全面把握線材品質和運行性能，為我國輸配電工程的有序發展提供關鍵支持。

參考文獻：

[1] 王鵬瑋，徐丙垠，王超，等.基于故障相電壓與零序電流相位比較的中性點不接地系統高阻接地故障保護方法[J].電力自動化設備，2024，44（10）：148156.

[2] 李艷麗.建筑照明配電系統電線電纜負荷計算及選擇要點研究——以某醫學院綜合樓工程為例[J].光源與照明，2022（03）：110112.

[3] 章婉彤.直流電纜線路消防設計及電纜外護套設計方案研究——以廈門柔性直流輸電科技示范工程為例[J].光源與照明，2023（01）：189191.

[4] 李君發.高山臺10 kV輸電線路常見故障及維護簡析——以四川廣播電視臺614發射傳輸臺為例[J].西部廣播電視，2020，41（S1）：159163.

[5] 鄭武略，商犇，張富春，等.南方電網超高壓公司運行十年以上500 kV線路復合絕緣子運行性能分析及建議[J].電瓷避雷器，2022（05）：142150+157.

[6] 田華，楊繼鵬.一種基于物聯網、GPS和百度地圖電子圍欄的電力檢修地線狀態實時檢測系統[J].中國科技信息，2022（20）：8386.