電線電纜檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)方法探討

【關(guān)鍵詞】電線電纜；檢測(cè)技術(shù)與方法；質(zhì)量控制

引言

多年來(lái)，電力公司進(jìn)行設(shè)備檢查的方法始終沒(méi)有改變，在常規(guī)電纜設(shè)備運(yùn)行條件不佳時(shí)，既有檢測(cè)方法——大停電檢修，可以確保設(shè)備的安全運(yùn)行，但這種方式會(huì)極大地降低電網(wǎng)的可靠性。本文的研究目的在于改變?cè)械碾娎|運(yùn)行與管理方式，應(yīng)用新的線路檢測(cè)工藝和方法，從電纜帶電檢測(cè)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果分析，對(duì)電纜的運(yùn)行狀態(tài)做出綜合分析，考慮電纜的實(shí)際狀況來(lái)判定是否需要檢修，以及采取何種檢測(cè)方式。

一、電線電纜檢測(cè)工作的意義與檢測(cè)項(xiàng)目

（一）電線電纜檢測(cè)工作的意義

在社會(huì)生活中，電線電纜的使用越來(lái)越廣泛，已深度融入社會(huì)不同產(chǎn)業(yè)的多個(gè)維度。加強(qiáng)電線電纜質(zhì)量檢測(cè)，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(guān)鍵措施。由于電線電纜長(zhǎng)期過(guò)載運(yùn)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(dǎo)致短路、斷線、接地等意外事件發(fā)生，對(duì)線路運(yùn)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(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)其進(jìn)行定期檢測(cè)，是消除線路隱患的重要方法[1]。

（二）電線電纜檢測(cè)項(xiàng)目

1.電壓試驗(yàn)

在電壓試驗(yàn)環(huán)節(jié)，首先將標(biāo)準(zhǔn)指定電壓分別加到測(cè)試用電纜的相應(yīng)絕緣物上，保持固定的標(biāo)準(zhǔn)周期，其次將這些絕緣物重新連接起來(lái)，施加標(biāo)準(zhǔn)電壓，無(wú)故障則判定符合標(biāo)準(zhǔn)。若電壓試驗(yàn)不符合要求，可能會(huì)造成人員傷害和財(cái)物損失，引發(fā)火災(zāi)或使產(chǎn)品徹底失去原有功能。絕緣層均勻性、導(dǎo)電體品質(zhì)等都會(huì)對(duì)電壓試驗(yàn)帶來(lái)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(biāo)，其與制造過(guò)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(duì)較大，則顯示出良好的絕緣特性。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，在進(jìn)行絕緣電阻試驗(yàn)之前，要對(duì)試樣進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。此類檢驗(yàn)也可以發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)工藝層面的問(wèn)題，如絕緣部分濕度過(guò)大、護(hù)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(jī)械性能

機(jī)械性能檢測(cè)類別多樣，需要著重探討絕緣及外殼老化前后的拉伸強(qiáng)度及延伸度。絕緣與護(hù)套的老化測(cè)試是檢測(cè)電線電纜在高溫狀態(tài)下的老化性能，即將待測(cè)樣品置于標(biāo)準(zhǔn)指定的溫度下，經(jīng)過(guò)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)所要求的時(shí)期之后，測(cè)定材料的拉伸強(qiáng)度及斷裂延伸率以評(píng)價(jià)材料的老化狀態(tài)。在拉伸強(qiáng)度及延伸度測(cè)試中，基于不同使用環(huán)境分析，檢驗(yàn)電線電纜產(chǎn)品能否確保電力供應(yīng)的穩(wěn)定性。采用此類檢驗(yàn)方法，也能判別電線電纜制造工藝上的問(wèn)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(duì)電纜進(jìn)行阻燃測(cè)試，目的是測(cè)試電纜在一段時(shí)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(biāo)準(zhǔn)。采用延時(shí)火焰探測(cè)方法，可以最大限度地減少電氣火災(zāi)的發(fā)生。借助火焰燃燒測(cè)試，評(píng)估電線電纜在火災(zāi)場(chǎng)景下維持正常工作狀態(tài)的可能性。利用此類測(cè)試方法，可對(duì)產(chǎn)品的阻燃性能進(jìn)行較為精確的把握。

二、電線電纜運(yùn)行存在的問(wèn)題

（一）天氣原因引起的問(wèn)題

戶外環(huán)境是復(fù)雜多變的，經(jīng)常給輸配電線路的正常使用帶來(lái)很大的影響。特別是當(dāng)遇到自然災(zāi)害時(shí)，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(yùn)營(yíng)的各種自然災(zāi)害中，冰凍、雷擊、暴雨、狂風(fēng)等是最為普遍的因素。比如：強(qiáng)風(fēng)會(huì)將地面雜物帶到電線電纜上，造成線路相間短路，保護(hù)裝置動(dòng)作跳閘，并且在大風(fēng)天氣下，也可能導(dǎo)致電線擺動(dòng)幅度過(guò)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(lái)一系列電力線路失效的問(wèn)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(diǎn)，尤其是在冰雪災(zāi)害較重的區(qū)域，更易發(fā)生。

（二）外力原因引起的問(wèn)題

由于配電網(wǎng)的布線往往要經(jīng)過(guò)多種障礙，如道路、樓房等，這就使得配電網(wǎng)的正常運(yùn)行變得十分困難。近幾年來(lái)，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(wèn)題也愈發(fā)嚴(yán)重；當(dāng)配電線路周圍的樹木與架空線路距離過(guò)近時(shí)，就會(huì)妨礙線路的正常運(yùn)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(jìn)而發(fā)展成更為嚴(yán)重的線路火災(zāi)事故，停電事故的波及范圍持續(xù)擴(kuò)大。此外，城市建設(shè)的無(wú)序化，電線電纜穿過(guò)區(qū)域燃放煙花爆竹，電桿上側(cè)懸掛橫幅，都會(huì)引起配電線路陷入無(wú)序運(yùn)行狀態(tài)。

（三）設(shè)備原因引起的問(wèn)題

由于布設(shè)環(huán)境復(fù)雜，輸電線路長(zhǎng)期處在超負(fù)荷狀態(tài)，電線電纜設(shè)施逐年老化，致使其失去原有的功能，無(wú)法滿足特殊區(qū)域、長(zhǎng)距離輸配電需求。當(dāng)下，技術(shù)要素持續(xù)發(fā)展，配電網(wǎng)絡(luò)的形式更為多元化，其中任何一處出現(xiàn)故障，便有可能導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。如絕緣子表面積灰未清理到位，變壓器長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，可導(dǎo)致絕緣性能降低，電纜導(dǎo)線外露風(fēng)險(xiǎn)增加。

三、電線電纜檢測(cè)技術(shù)

（一）電纜運(yùn)行溫度檢測(cè)技術(shù)

通過(guò)在電纜表面設(shè)置分布式光纖測(cè)溫裝置，采用溫度曲線、溫度分布圖等多種形式對(duì)不同材質(zhì)表面溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；如果檢測(cè)到的溫度值大于報(bào)警限值，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并實(shí)時(shí)顯示報(bào)警點(diǎn)的位置和溫度；在電纜材質(zhì)的監(jiān)測(cè)中，通過(guò)對(duì)相應(yīng)的表層和線芯溫度計(jì)算方法的分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)線芯溫度和負(fù)荷速率的準(zhǔn)確計(jì)算。

（二）電纜負(fù)荷及負(fù)載率檢測(cè)技術(shù)

對(duì)電纜整體負(fù)荷進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)，一旦負(fù)荷率超過(guò)50%，立即采取相應(yīng)的處理措施；此外，與調(diào)度中心實(shí)時(shí)交換線纜負(fù)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(cè)技術(shù)

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(qiáng)度，完成相關(guān)測(cè)量工作，在紅外底片上生成測(cè)量對(duì)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(gè)領(lǐng)域均得到廣泛應(yīng)用。尤其是在輸電工程中，主要用來(lái)測(cè)量電線電纜設(shè)施的溫度分布，由此準(zhǔn)確判定相關(guān)設(shè)施的工作狀態(tài)。當(dāng)識(shí)別出異常狀態(tài)時(shí)，需立即著手修復(fù)，全方位保障電線電纜系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。

（四）局部放電狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)

在絕緣材料和結(jié)構(gòu)的制造中，通常會(huì)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(shí)往往會(huì)混入氣泡，而電纜絕緣材料中，通常會(huì)在紙層間形成油膜。氣體和潤(rùn)滑油的介電常數(shù)通常低于固態(tài)物質(zhì)。因此，在電場(chǎng)的作用下，其將會(huì)受到比固體材料更大的磁場(chǎng)強(qiáng)度。當(dāng)施加在該裝置上的電壓達(dá)到某一閾值時(shí)，便會(huì)造成氣體及潤(rùn)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(chǎng)通常較為集中，而且相關(guān)區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)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?huì)發(fā)生放電反應(yīng)。電纜工作場(chǎng)的強(qiáng)度一般低于油紙絕緣部位，但在電場(chǎng)作用下，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)碰撞產(chǎn)生高能電荷時(shí)，絕緣紙會(huì)發(fā)生老化。

（五）光信號(hào)檢測(cè)

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(hào)傳輸通道。在光纖檢測(cè)過(guò)程中，首先通過(guò)光信號(hào)進(jìn)行結(jié)構(gòu)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(gè)檢測(cè)程序[3]。該方法能夠在較短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確觀測(cè)到整個(gè)放電過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)局部放電的有效識(shí)別。開(kāi)展大氣壓平板放電測(cè)試，采集相關(guān)數(shù)據(jù)，并著重對(duì)大氣中SF6氣體的局部放電反應(yīng)進(jìn)行分析。采用已有的局放光電測(cè)井儀，可探測(cè)各種介質(zhì)中常見(jiàn)光脈沖信號(hào)的傳輸衰減規(guī)律。盡管在實(shí)驗(yàn)室中，國(guó)內(nèi)外對(duì)局部放電和絕緣老化機(jī)理的研究取得較大進(jìn)展，但其輔助設(shè)備的購(gòu)置投入大，使用程序較為繁瑣，檢修維護(hù)支出不可控，因此在實(shí)際運(yùn)用環(huán)節(jié)存在較大的限制。

（六）工頻耐壓檢測(cè)技術(shù)

工頻耐壓檢測(cè)技術(shù)是一種常用的測(cè)試方法，它能夠在正常工作狀態(tài)下進(jìn)行額定峰值電壓的測(cè)試工作，而且測(cè)試設(shè)備性能優(yōu)良，測(cè)試結(jié)果具有較高可信度。因?yàn)楣ゎl耐壓檢測(cè)技術(shù)的適用條件與實(shí)際工作條件相近，耐壓電壓下降，耐壓時(shí)間也相應(yīng)增加，能很好地反映出電纜的絕緣狀況，更容易識(shí)別相關(guān)缺陷。對(duì)電線電纜進(jìn)行工頻耐壓測(cè)試，是確定其絕緣特性的最直接、最有效的手段。另外，由于測(cè)試時(shí)的工作電壓通常高于既定電壓，因此，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)的裝置有較大的安全裕度。采用工頻耐壓檢測(cè)方法后，在5分鐘之內(nèi)無(wú)任何異常，即判定產(chǎn)品品質(zhì)符合標(biāo)準(zhǔn)。

（七）故障定點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)

當(dāng)前，對(duì)線纜進(jìn)行故障檢測(cè)的主要方式有兩種：一種是聲音誘導(dǎo)定點(diǎn)法，另一種是聲磁同步定位法。聲音誘導(dǎo)定點(diǎn)法是以聽(tīng)覺(jué)作為判斷故障點(diǎn)的方法。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)全面評(píng)估電纜的故障狀況。在采用聲磁同步定位法時(shí)，通過(guò)綜合分析電纜故障點(diǎn)發(fā)出的磁場(chǎng)信號(hào)，并結(jié)合故障點(diǎn)位置的評(píng)估，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)線纜故障的精準(zhǔn)探測(cè)與識(shí)別。基于此，可以科學(xué)掌握并迅速處理相關(guān)事故。聲磁同步定位的故障檢測(cè)方法，融合了電磁波與聲波的各自優(yōu)勢(shì)，有機(jī)地將兩者結(jié)合，從而顯著提升了系統(tǒng)的故障診斷準(zhǔn)確率[4]。

（八）基于圖像處理技術(shù)的智能檢測(cè)技術(shù)

基于圖像處理的電線電纜質(zhì)量檢測(cè)方法，需遵循以下步驟。首先，對(duì)電線電纜進(jìn)行攝像，并將其轉(zhuǎn)化為電子化數(shù)據(jù)。其次，對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行預(yù)處理，完成去噪、濾波等工作。接著，基于特征抽取實(shí)施數(shù)字圖像處理，調(diào)整電線電纜特征參數(shù)。最后，運(yùn)用人工智能的操作規(guī)則，識(shí)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(yù)處理和特征提取等幾個(gè)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(guò)程控制與圖像處理效果有著較強(qiáng)的相關(guān)性。采用去噪濾波等預(yù)處理方法，可改善圖像品質(zhì)，提取目標(biāo)關(guān)鍵參數(shù)。而特征提取技術(shù)則是從圖像中提取出有價(jià)值數(shù)據(jù)，以便對(duì)圖像內(nèi)容作出分類與識(shí)別[5]。

四、電線電纜檢測(cè)方法

（一）絕緣電阻檢測(cè)

在電線電纜系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)節(jié)，絕緣電阻反映其具有的抗擊穿性能。在對(duì)電線電纜進(jìn)行絕緣電阻試驗(yàn)時(shí)，可以采用對(duì)比電流法、電流－電壓法等方法，并針對(duì)不同的試驗(yàn)要求，選用合適的測(cè)試儀器。同時(shí)，對(duì)電纜絕緣層進(jìn)行接地電流測(cè)試，對(duì)評(píng)估電纜的健康狀況具有重要意義。當(dāng)接地系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，其金屬外殼上的電壓值很有可能超過(guò)允許工作頻率。此時(shí)，利用周期性檢測(cè)方法，難以實(shí)現(xiàn)安全隱患的識(shí)別與判定，為此，接地裝置的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)顯得尤為必要。利用電流傳感器對(duì)接地電流實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，提前判斷接地系統(tǒng)和電纜絕緣層是否存在失效風(fēng)險(xiǎn)。

（二）電壓試驗(yàn)檢測(cè)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(kāi)展定期絕緣測(cè)試工作，能維持電線電纜系統(tǒng)良好的運(yùn)行狀態(tài)。試驗(yàn)時(shí)，要將電纜置于高電壓的環(huán)境中，并科學(xué)架設(shè)地線，完成取樣工作。在試樣兩端通電后，在規(guī)定時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)試樣進(jìn)行檢測(cè)，觀察試樣是否出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象，由此準(zhǔn)確實(shí)施線路的絕緣強(qiáng)度測(cè)定。

（三）扭曲性能檢測(cè)

在扭曲性能測(cè)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(cè)試過(guò)程中，以產(chǎn)品能夠經(jīng)受的扭振次數(shù)為評(píng)量參數(shù)。

（四）尺寸外觀檢測(cè)

第一，尺寸檢測(cè)。在測(cè)量電線電纜尺寸時(shí)，應(yīng)綜合考慮外徑、偏心度和厚度，著重關(guān)注絕緣層厚度指標(biāo)的監(jiān)測(cè)。

第二，外觀檢測(cè)。外觀檢查是指對(duì)電線電纜的表面狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，通過(guò)實(shí)施簡(jiǎn)單的外觀檢測(cè)，以初步判定電線電纜的運(yùn)行性能。在外觀檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)對(duì)線材平滑度、整潔度等進(jìn)行綜合檢驗(yàn)，識(shí)別毛刺、裂紋、斑點(diǎn)等細(xì)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(jié)構(gòu)檢測(cè)。結(jié)構(gòu)檢測(cè)以導(dǎo)線絕緣芯和保護(hù)層斷面為研究對(duì)象，能夠深入了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，辨識(shí)其潛在結(jié)構(gòu)缺陷。

結(jié)語(yǔ)

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(dòng)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(guān)鍵。為了提高相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量，必須加強(qiáng)對(duì)線材檢測(cè)測(cè)試技術(shù)與方法的應(yīng)用。通過(guò)對(duì)電線電纜檢測(cè)工作進(jìn)行深入探討，全面把握線材品質(zhì)和運(yùn)行性能，為我國(guó)輸配電工程的有序發(fā)展提供關(guān)鍵支持。

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