高压电力电缆试验方法与检测技术探讨

岳 磊，邓天宇

（南瑞集团公司（国网电力科学研究院），江苏 南京 210000）

0 引 言

交联聚乙烯电缆有着安全、方便以及维护保养简单的优点，已逐步成为电力输送中的主力电缆。一般电力电缆的使用寿命在30 年以内，随着使用时间的增长，许多早期敷设的电缆已经进入了使用寿命的后期，一些老旧电缆逐步出现故障等现象。由于高压电力电缆所工作的环境一般较为恶劣，很容易产生受潮、渗水等情况，从而对电缆的性能和绝缘产生不利的影响。此外，电缆的接头和终端在长期受力的状态下，也很容易出现问题和故障。经过长时间的使用和检修可以发现，电缆的故障和问题绝大多数都发生在接头和终端等位置。

1 高压电力电缆的在线监测方法

高压电力电缆的在线监测方法，目前应用较为广泛的有接地线电流法以及环流法两类。其中环流法主要对电缆的护套层故障进行检测，而接地线电流法是对主绝缘故障进行检查。高压电力电缆护套大多使用交叉互联的换位方式，所以在护套交叉换位后，呈现三角形的排列模式，这时里面环流为零。排列模式如果是水平的，那么里面就会存在数值较小的环流[1]。此外，由于护套层中的多点接地故障发生频率最高，存在较大的接地电流，所以可以通过这一指标来检查绝缘是否存在故障。

2 高压电力电缆试验与检测中存在的问题

在当前高压电力电缆的检测条件下，随着检测中信号频率增加，信号幅值会出现越来越严重的衰减，同时迟滞作用也更加的明显。这就说明了在局部放电的信号中，高频成分的衰减较为严重和明显，同时相位也出现了较大的偏移，通过高压电力电缆的波形畸变可以明显地看到问题。当前主要的自动聚类影响因素有如下3 种。

（1）聚类数量在选取的过程中出现问题，人工选取聚类数量的方式有一定的不利影响，通常聚类个数难以取到最优。

（2）通过迭代的作用，聚类算法可以接近最优解。初始值的选取对于聚类算法来说很敏感，如果初始值的选取不合适，经常会导致无法接近最优解。此外，迭代的过程也只能在局部最优解处徘徊，引起后续分类的失败或者错误。

（3）对于数据集的样本要求很高。这种方法面对两个聚类簇有交际的样本集时，难以处理到位，并且数据簇的分离能力很弱[2]。

局部放电检测在应用中，常规聚类不能适应现在的智能化以及自动化的需求，所以需要更进一步的对其进行改进，以适应当前智能自动化的检测环境。

3 高压电力电缆试验和检测的实际应用

3.1 交接试验

在高压电力电缆安装结束后要进行电缆线路的交接试验，主要是为了对线路的安装质量进行验证，主要实验项目有如下几种。

（1）对主绝缘和外护套绝缘进行电阻测试。电缆主绝缘的测量包含各种电缆的导体对地或对金属屏蔽层以及个导体之间的电阻绝缘。

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首先，要进行3 项电缆芯线对相间绝缘电阻。在试验前首先要断开电缆与设备的连接，并使电缆充分的放电，使对端三相电缆悬空，使用2 500 V 以上电压的兆欧表；在检查好绝缘电阻表后，开始测量工作，在测量时要等绝缘电阻表的指针保持稳定后，在读取 1 min 绝缘电阻并做好记录，在实验结束后要记住对电缆进行放电。

其次，要进行电缆外护套的绝缘电阻测试。在测量外护套对地绝缘的电阻时，首先要将金属的保护层以及屏蔽层接地，并解开，在测量时应采用1 000 V 兆欧表，并读取1 min 绝缘电阻后记录下来，其中电缆的外护套以及内衬层绝缘电阻不能小于0.5。同时要注意，在试验结束后对电缆进行放电。

需要注意的事项具体如下。首先在测量绝缘电阻时，要先进行感应电压测量，数值超过了绝缘电阻表的输出时，注意需要使用更加高级的输出电压绝缘电阻表。电缆的电容量较大时，充电的时间长，在试验时要做好放电工作，有足够的时间进行充电，在绝缘电阻的指针稳定后才可以进行读数。

（2）主绝缘耐压试验。耐压技术主要有直流耐压技术油浸纸绝缘和交流耐压技术。首先，直流耐压技术中的油浸纸绝缘电缆的直流耐压试验可以反映出电缆绝缘性能的耐压以及泄漏情况。对于油浸纸绝缘电缆的试验，安装单位和运行单位要对电缆线路做交接验收以及预防和故障修复试验，都要使用直流耐压进行操作。直流耐压的实验在油浸纸绝缘电缆中具有如下优点。

第一，直流检测设备适合携带，适应现场检查环境。

第二，直流耐压实验可以有效避免交流耐压试验中在绝缘空隙产生游离放电，引起绝缘损坏的情况发生。

第四，在进行直流耐压的实验过程中，使用负极性接线，可以把油浸纸绝缘中的受潮部位暴露出来。

第五，直流耐压实验的加压过程总体时间短，直流击穿电压和加压时间之间关系不大，一般直流电压几分钟内即可发现缺陷。

其次，交流耐压技术。交流耐压技术需要使用20 ～ 200 Hz 交流电压对线路进行试验。变频串联谐振耐压试验的工作装置质量体积小巧，结构不复杂，自动水平高，所以被广泛应用到试验中，其特点具体如下。

第一，串联谐振试验中，所需要的电源容量可以小于被试品的试验容量。

第二，输出的电流波形理想。试验回路对于工作频率电流呈现零电抗回路，而面对其他谐波时呈现高电抗回路。串联谐振作为滤波器，可以使电压波形降低畸变，得到正弦型的电压波形，并且防止谐波的峰值产生误击穿。

第三，自保性能优越。系统在高压输出时，串联谐振会在全谐振的状态下耐压，并且只有被试品出现绝缘弱电击穿后，电容出现短路、回路脱谐的情况，电抗器电抗线路限制短路电流，短路电流会随之下降。这对试验装置产生保障作用，使其避免受到大电流的冲击。

第四，出现闪络击穿后，会失去谐振的条件，除了短路电流会产生下降外，高电压的消失也会带动电弧熄灭，且恢复电压的等待时间较长，可以轻松的在闪络电压前就断开设备电源。此外，设备对于试验所需要的空间也减少了许多[3]。

3.2 巡检试验

为了获得电缆线路的状态而进行的带电检测试验就是巡检试验。巡检主要有红外测温、单芯电缆金属屏蔽接地电流测试构成。

（1）红外测温。使用红外成像仪或红外热像仪进行电缆的线路温度检查，检查部位一般是电缆的终端、导体及外部金属的连接处等位置，其中也有很多的产热缺陷需要在设备投入运行的初期就进行有效的检测。

红外测温法主要利用高压电缆的表面温度进行判断，缺陷部位的温度和正常部位的红外成像差别较大，可以很明显的分辨。电缆的导体或是金属屏蔽在同外部的金属进行连接时，如果温度差距在6k 以上，就应当注意加强检测，若出现超过10K 的缺陷，应当注意进行停电检查。终端的本体与同部位之间的温度超过2K 时，要注意及时加强监测；在超过4k 时，进行停电检测[4]。

（2）金属屏蔽接地电流测试。电缆在运行或敷设过程中产生了金属护套受损的情况，对高压电力电缆的影响主要有金属套产生多点接地现象、环流出现并产生损耗和发热、绝缘层的部分地点发热并快速老化、容易浸入水分及主绝缘老化[5]。可以采用在线监测的装置或者钳形的电流表对电缆金属屏蔽接地电流进行检测，以完成绝缘与接地回路的完整性。

4 结 论

在高压电力电缆的高频电流检测法中，导致多源放电情况发生的原因有很多，难以找到一劳永逸的方法解决多源放电问题。必须要对多种抗干扰算法进行综合利用才能得到理想的状态。此外，本文从实验以及安装运行等方面对高压电力电缆的状况进行了分析，并对高压电力电缆的实验技术方法以及特点做出了概括性总结。随着电力行业科技水平的不断进步和发展，电缆实验中的新技术和方法将进一步为高压电力电缆试验方法和检测技术带来进步。