刍议电缆绝缘试验与故障检测方法研究

吕　彬（武汉产品质量监督检验所,武汉　430048）

刍议电缆绝缘试验与故障检测方法研究

吕彬
（武汉产品质量监督检验所,武汉430048）

摘要：电缆绝缘问题关系到生产安全、人身安全和国家发展安全等问题，所以，通过分析电力电缆故障原因及故障种类，以及通过电缆绝缘试验等方式方法来避免因电缆绝缘问题而导致的不必要损失是非常关键的。本文通过对电缆绝缘试验以及对电缆的故障检测方法等进行了研究，希望通过本文的研究能够避免因为电缆绝缘等问题而导致的不必要损失。

关键词：电缆；电缆绝缘；故障；检测

0　引言

随着我国经济的发展的不断深入，工农业生产及人民生活的用电量日益增加，我国电网的发展和扩大也呈现出前所未有的高速发展。为了保证电缆运行安全和快速诊断、修复故障，对电缆绝缘试验与故障检测方法的研究是至关重要的。

1　电力电缆绝缘试验

（1）泄漏电流试验。现场采用两端同时测量的方法，同时记录两端的泄漏电流值。在实际测量中应尽量将微安表接在高电位端的接线，这时应该严格屏蔽。当将微安表接入低点位端测量时，往往使测量结果不准，由于试验设备及高压引线等杂散电流的影响，有时误差竟达到真实值的几倍到几十倍。

（2）直流耐压试验。直流耐压试验一般都采用半波整流电路，故不用加装滤波电容。交流电力电缆之所以用直流来进行耐压试验，主要是由于试验电源不现实，也明显减小试验电源的容量。通常直流试验所带来的剩余破坏也比交流试验小的多。因此在直流耐压试验时，一要延长外施电压的时间，二要适当提高试验电压。

（3）绝缘电阻测量。当电缆埋于地下后，测量钢铠甲对地的绝缘电阻，可检查出外护套有无损伤；测量电力电缆的主绝缘电阻可以检查电缆绝缘是否老化、受潮等问题。当电缆敷设在电缆沟、隧道支架上时，则外护套的损伤很难通过测量绝缘电阻来发现。除擦拭干净外，还应加屏蔽环，可利用非测量相作为两端屏蔽环的连线；必须经过较长时间遥测才能得到正确的结果。

2　电力电缆绝缘老化问题

2.1绝缘老化主要表现——树枝化。

第一、水树枝。水树枝是指水分侵入电缆后形成的树枝状现象，一般分为三种情况：（1）蝴蝶形水树：（2）外导水树：（3）内导水树。第二、电树枝。电树枝是有绝缘体系内部种种缺陷所产生的局部放电所导致。电树枝的放电多数从材料的非连续界面上开始的，这种树枝是不可恢复的。无隙绝缘中也有引起枝状放电，这主要是由空间负荷所导致。电树枝的形成是比较缓慢的过程。

2.2电缆绝缘老化原因：

第一、热老化。热老化是指在热的长期作用下电力设备绝缘系统中发生的老化。热老化的本质是绝缘材料在热量的影响下发生了化学变化，随着温度的上升，不同的绝缘材料受温度的影响程度不一样，所以热老化也被称为化学老化。热老化使得绝缘材料的电气和机械性能同时产生劣化，绝缘寿命减少；第二、电老化。电老化指的是在电场长期作用下，电力设备绝缘系统中发生的老化。随着外施电压的增加，放电量和放电重复率均增加，绝缘寿命降低；第三、环境老化。环境老化是指在化学尘埃等自然环境条件下和在高海拔地理条件下，在水分、氧气、阳光辐射、导致的绝缘系统表面老化，导致绝缘表面产生破坏。总之，是一个非常复杂的过程；第四、机械老化。机械老化是指在运行过程中受到各种机械应力的作用发生的老化。机械应力产生的微裂缝在强电场作用下将引发局部放电，从而加速绝缘系统的破坏。

3　电力电缆故障检测方法

3.1差频法

差频在线监测发的检测方式与直流法相似，对含水树枝XLPE电缆施加两个频率的正弦电压时，检测回路中会有超低频水树劣化特征电流信号产生，根据产生的这种电流信号，我们可以判断出其中存在的问题，这就是差频监测技术的理论基础。

3.2直流叠加法

直流叠加法的基本原理是在接地的电压互感器的中性点处加进低压直流电源，从而测量通过电缆绝缘层的微弱的纳安级直流电流或其绝缘电阻。对于中性点固定接地的三相系统，仍用直流叠加法在线检测电缆绝缘性能。由于直流叠加法是在交流高压上再叠以低值的直流电压，但绝缘电阻与电缆绝缘剩余寿命的相关性并不好，难以仅靠测量其绝缘电阻值来预测其寿命，分散性相当大。

3.3电阻电桥法、电容电桥法

主要是利用电桥原理测出故障相电缆的端部与故障点之间的电阻大小，近而确定故障点距离其端部的原理进行的，如图1。当电缆呈断路性质时，只有采用电容电桥法或其它方法来测试，因为采用电阻电桥法将无法测量出故障距离，如图2。

图1　电阻电桥法原理接线图

图2　电容电桥法原理接线图

3.4交流叠加法

该方法是电缆屏蔽层上叠加一个交流电压检测出1Hz的特征电流信号。试验表明，当电压频率为100Hz时，会产生一个比较大的特征电流，该特征电流只在老化的电缆上产生，特征电流达到最大值。与直流叠加法相比，交流叠加法所需要的电源的幅值较小，这使得交流叠加法能更容易地检测出电缆老化信号。因而，交流叠加法不失为在线检测电缆的一个新方法。

4　结束语

随着电力事业的迅速发展，电力电缆具有安全、可靠、分布等问题越来越受到关注和重视。本文对电力电缆绝缘试验进行了分析，并对电力电缆绝缘老化的原因进行了分析，提出了电力电缆故障检测方法。由于电缆的制造工艺、安装运行环境、产品质量、管理维护等原因，我国电力与电缆的维护还任重道远，希望通过作者的个人工作经验的总结与看法，能够对我国电力发展事业的进一步发展起到一定的借鉴作用。

参考文献：

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[2]张俊民,谢华博,魏娟,曹大树,姚红宁.电缆绝缘缺陷与故障的检测技术及分析[J].《航空维修与工程》,2014(01).

[3]石幸利.电器设备的绝缘缺陷及带电绝缘检测[J].《重庆科技学院学报(自然科学版)》,2013(04).