利用万用表确定橡塑电缆内衬层和外护套破损进水的原理与方法

冀北电力检修分公司 陈习文 张金祥 胡尊张 麻震烁 金海望

0 引言

直埋橡塑电缆的外护套，特别是聚氯乙烯外护套，受地下水的长期浸泡吸水后，或者受到外力破坏而未完全破损时，其绝缘电阻均有可能下降至规定值以下，因此不能仅根据绝缘电阻值降低来判断外护套破损进水。为此，提出了根据不同金属在电解质中形成原电池的原理进行判断的方法[1]。

1 原电池形成的原理

橡塑电缆由内到外通常由缆芯（一般为铜）、铜屏蔽层、内衬层（一般为聚氯乙烯PVC）、铠甲层（一般为镀锌钢）以及包在最外层的外护套组成。图1给出了橡塑电缆内部金属部分的示意图。橡塑电缆的金属层、铠甲层及其涂层用的材料有铜、铅、铁、锌和铝等。这些金属的电极见表1。表1中各金属电位指的都是对地的电位。

表1 某些金属电极电位

图1 橡塑电缆的内部结构

当橡塑电缆的外护套破损并进水后，由于地下水是电解质，在铠甲层得镀锌钢带上会产生对地-0.76V的电位，如内衬层也破损进水后，铜屏蔽对地产生0.334V的电位，因此在镀锌钢带与铜屏蔽层之间形成原电池，会产生0.334-（-0.76）≈1.1V的电位差，如图2所示。

图2 橡塑电缆原电池

2 利用万用表判断橡塑电缆进水的原理分析

当橡塑电缆内部并未进水受潮，则可以利用万用表测得铠甲层对地的绝缘电阻Rx，原理图如图3所示，从图中可知，调换电源U的电极对测量结果不产生影响，Rx的值始终为

其中R内为万用表的内阻，U1、U2分别为R内和Rx两端的电压值。

图3 万用表测量电阻的原理

当橡塑电缆内部有进水受潮，橡塑电缆内部的金属即会因为水的作用而形成原电池，此时利用万用表的“正”、“负”表笔轮换测量铠甲层对地或铠甲层对铜屏蔽的绝缘电阻，两者测量结果有明显差别，其原理如图4、5所示。其中Rx为橡塑电缆进水后铠甲层对地的实际绝缘电阻值，应为一个恒值。此时万用表测得Rx电阻用的是铜对地两端的电压（包括原电池的电压），因此与实际Rx值存在正负的偏差。

图4 原电池与万用表的电源极性组合相减

由图4应有

图5 原电池与万用表的电源极性组合相加

由图5应有

其中U和R内分别为万用表干电池提供的电压值和万用表的档位电阻，且U的值为9V左右，U附为橡塑电缆进水形成的原电池的电压值，小于U，R绝1和R绝2分别为“正”、“负”表笔调换后万用表测量的铠甲层对地绝缘电阻值。

从上式可以得到，U附与U值越接近，R绝1和R绝2两者的差值就越大，所以可以根据上述两次测得的绝缘电阻值相差较大时，就可以判断外护套和内衬层已破损进水。

3 实例

例1 某一500kV变电站35kV2号所用变压器由于雷雨天气跳闸，经检查排除了变压器本身的问题，当对所变橡塑电缆进行主绝缘进行测量时，其值如表2所示。

表2 电缆各相主绝缘值

表中数据远远小于上次测量值，可以断定该电缆内部出现了问题。用万用表“正”、“负”表笔调换测量铠装层对铜屏蔽层的绝缘电阻的值分别为5Ω和53Ω,有较大差别，初步判断电缆已破损进水。

立即上报上级部分进行处理，通过将电缆挖出，查找发现了破损点，电缆里有进水的迹象，通过截断此段电缆重新连接，投入运行后，所变正常运行。

例2 某供电局220kV交联聚乙烯电缆（型号为YJSQ023-220、截面300mm2、长度800m）进行例行试验时发现其外护套绝缘电阻1.58MΩ/Km，后对外护套用万用表电阻档的“正”、“负”表笔交换测量铠装层对地的绝缘电阻，测得的结果分别是 6kΩ和62kΩ，说明外护套损伤并受潮。

4 结论

本文详细阐述了一种能较为方便地判断橡塑电缆有无进水的方法。由于电缆内部进水形成原电池的缘故，万用表“正”、“负”表笔调换测量使得原电池与表内电源极性相同或相反，相同时测得的电阻值较小，相反时测得的电阻值较大。且有当原电池电压值与表内电源电压值越接近时，两次测量结果的差值也越大。

本文阐述的原理和方法为检修工作中判断橡塑电缆是否进水提供了一种行之有效的有力帮助。

[1]华北电网有限公司输变电设备状态检修试验规程.北京:中国电力出版社,2011.

[2]李高明,陈威.电力橡塑电缆绝缘电阻和吸收比试验.大众用电,2011(9)：48-50.