电力电缆绝缘缺陷检测方法的研究

谢博

摘 要：本文对电力电缆的绝缘缺陷的检测方法加以论述，为保证输电安全，采用交流电叠加法进行检测，利用震荡波电压的方法进行检测等等，都是值得探讨的有效的检测方法。本文结合实际检验，对于电力电缆检测中常见的缺陷的检测方法展开论述。

关键词：电力电缆；绝缘缺陷；方法研究

作为电力系统中的重要设备，随着电力企业的不断加速，对于电力电缆的数量和质量的要求也越来越高。电能的安全性以及标准，通过实践发现，大多集中在绝缘老化的问题上。因此，采用科学有效的方法，对电力电缆加以检查，及时发现问题并且保障供电的安全可靠是十分重要的。

1、电力电缆出现绝缘缺陷的原因

1.1水树枝老化是绝缘老化的原因之一，当高溫状态下，水树枝产生了氧化作用，提高了绝缘层的导电，在很长时间内发生了氧化，最后形成了电树枝，对绝缘层来说是加速老化的原因。

1.2由于长时间的高温状态，绝缘材料的内部分子结构发生了化学反应，使得材料的性质发生了变化，影响了电力电缆的绝缘效果。

1.3石油化工企业一般会采用油料或者是化学液体作为原材料，在其共同作用下，溶胀和龟裂的现象会发生，绝缘电阻会受到损耗，容易造成绝缘层的击穿。

1.4机械力的作用下，由于一些电磁外力作用，使得绝缘受到影响发生了性质上的变化，例如电气强度增大带来了绝缘材料的击穿[1]。

2、电力电缆绝缘缺陷的常规检测方法

2.1交流电叠加方法，是通过对交流发电机在绝缘层上套加金属护套，产生的电流保持在2倍工频的电流，通过电力电缆绝缘层的信号强度，进行绝缘层的老化，在监测中，通过对信号强度的感受，能够准确地实现绝缘程度的检测，而且此方法不需要接触电缆，检测方便，工作量也少。缺点就是信号的偏差较大[2]。

2.2泄漏电流试验方法，采用的电力电缆之间的直流电进行检测的方法，该方法的针对性很强，可以对绝缘层进行直接的判断，如果电缆没有发生绝缘层老化，则经过泄漏电流试验后，初始值显示较大，如果泄漏电流较小，则表明电缆的绝缘层发生了老化，此方法的缺陷是保持稳定较困难[3]。

2.3电容耦合法是用特定的绝缘材料将电缆固定支撑在电缆外半导体层上，使用金属铜环作为电缆电极，采用的传感器为电容耦合器进行检测的方法。方向耦合法是用设备将电缆的半导体层和金属屏蔽层分开，将用于检测的方向合器安装在二者之间进行检测的方法。电磁耦合法使用金属箔、铅铠或者沟状护套等材料作为电缆屏蔽层，电缆电磁信号无法突破电缆屏蔽层，所以电磁耦合装置必须安装在电缆屏蔽层和外半导体之间，这样耦合装置才能够发挥作用[4]。

3、交流耐压实验方法

3.1采用具有超低频耐压能力的实验设备，将设备的容量降低500倍后，使得结构中的容量大大地降低了设备的体积和重量，然后运到现场进行耐压实验。

在试验中使用到的输出电压一般为80KV左右，电压等级的设置是按照实验的要求进行。在进行交联聚乙烯绝缘电缆进行的介质损耗的测量的时候，必须要对绝缘产生的水树的老化进行监测，保证在交流耐压实验中有效地对交联聚乙烯绝缘电缆实行监督。

3.2在串联电路中，使用到的电感和电容的匹配通过串联谐振的方法进行。电感和电容上的电压彼此是相当而相反的。电压高于入端电压，电缆包含了大容量，谐波电路可以充当电容，通过上述电路，对电感和电源频率进行串联谐波，最终形成了高电压值的电缆设备的耐压实验。

在串联谐波中，电源频率、电感和电容存在的匹配的关系，使得实验中的电源的容量成为测量交联聚乙烯电力电缆的性能的较为合适的实验方法。

3.3采用工频串联谐振耐压实验，是在工频串联谐振耐压实验中模拟电缆实际运行，反应出电缆绝缘泄漏的特性，然后对绝缘的耐压特性进行反应，对于工频串联谐振实验的方法，采用电杆和电缆的串联谐波，可以使用耐压实验的方法，进行谐振高压的实验。这种方法中，耐压试验设备有着重量大、移动性差等缺陷，适合在实验室中使用，不适合在室外的现场进行。

3.4对于工频串联谐波实验的设备的调试，采用大容量的高压电抗器的机械装置中的磁路的调节进行电抗值的改变。这个调整中形成的谐振的负载是有一定的范围的。当谐波的传统接线上加入了补偿电容器，发生了电容与电容器的串联，总电容就发生缩小，与可调电抗器形成串谐电路，现场采用这种电缆耐压实验时候，需要将电容与电杆进行匹配对接，达到串联谐振。

4、采用振荡波电压的检测方法

采用该方法，是利用暂态的电压和电流进行检测，这种方法，是将缺陷和故障进行判断，利用信息源头传送的参考的数据，组成函数，然后根据函数来判断绝缘的缺陷的程度，从电缆的可测量的端口进行扫描，然后就会得到不同的数值，对应电缆绝缘损坏的位置和程度，得到各类振荡波的测试信息数据，提高了检测的频率，并且利用数据的运算提高检测的准确性。

5、现场应用

某省电力公司采用了交联聚乙烯绝缘电力电缆竣工实验，在实验中规定了电缆的主绝缘实验需要采用交流耐压实验，要求波形为正弦波、主绝缘没有击穿。

检测系统软件主要采用局放在线检测系统，高频传感器后台则应用电磁耦合方法。采用局部放电测试系统，并将图1的脉冲信号在实验电缆中心导体处注入，而此传感器则可提取电缆屏蔽层泄漏出来的电磁波信号。脉冲信号注入电缆中心导体处，耦合后得到的信号如图2所示。

在现场不同距离时候的耦合脉冲信号通过把传感器放在可以发现电缆终端的位置，距离越长，耦合脉冲信号越弱。例如在某分界小室内10k V电缆终端进行了普测，从测试结果可以看出，替换电缆终端头后，局放信号发通过大尺径高频电流传感器，可以发现在0.5m处有放电相位特征的放电波形出现，幅值为190m V，在1.0m处存在具有局部放电相位特征的放电波形，幅值为120m V。经过再次进行电缆复测，对于在现场检测出10k V配电电缆终端局放，发现密封胶涂抹位置不对，半导电层可见不规整应力锥形状，而且不规整护套局部有凸起。因此采用大尺径高频传感器测试法，事实证明有很好的效果，放电信号消失，对该电缆终端进行解体，还降低了因安装工艺或电缆劣化而发生突发事件的概率，有效减少电缆因长时间运作而损坏，尤其是在配合地电波和超声波带电测试过程中及时发现了异常。

结语：

电力电缆的绝缘监测，通过对供电电缆的测试，将电缆的被破坏程度和绝缘老化的程度加以确定，在线和离线的测试结合使用，在实验室中进行了测试，模拟电缆的老化过程，通过实验得到了相关的数据。当前进行电力电缆绝缘缺陷的检测手法很多，应依据电力电缆的具体情况加以解决，不断总结经验，创新方法，以保证电力系统的安全可靠运行。