探讨电力电缆绝缘的在线监测及诊断

朱琦 田佳

摘要：电力电缆大都位于地下，造成对电力电缆绝缘检测和维修等工作难度增大，在发生故障后需要花费大量的人力物力对其进行维修。本文主要对电力电缆绝缘的在线监测和诊断的主要方法进行了介绍，以期为日后电力电缆绝缘的在线监测发展提供理论依据。

关键词：电力电缆;绝缘;诊断;在线监测

1引言

为保障电能安全稳定的传输，相关部门要对电力电缆的绝缘情况进行检查和维护。我国传统的检测电力电缆绝缘情况的方式是离线检测，该检测方法需要在停电的状态下对设备进行检测。然而随着社会发展脚步的加快，对电力的需求不断增加同时希望在减少停电的情况下对电力电缆进行检测，在线检测是一种能够在运行状态下对电力电缆的绝缘状况进行监测的方法。

2.电力电缆绝缘在线监测方法

2.1直流叠加法

直流叠加法指的是通过在电磁式的电压互感器中性点接地的位置添加约50V的低压直流电压源，使接地电压互感器的中性点及运行母线加到电缆的三相中。因此同时外加有直流电压和工频交流的电缆，再使用LC滤波器，滤除测试回路中的交流成分，只检测由电源E流过电缆绝缘层微弱的直流电流或者计算出电缆中的绝缘电阻从而判定电缆的绝缘情况。直流叠加法的基本原理图如图1所示。

运用直流叠加法测量的过程中，由于杂散电流的变化比较大，因此所得出的结果测量误差较大。如果电缆头部位置表面泄漏电阻比较低的时候，测量误差也会增大。当前存在的解决方法是，在叠加装置和在线检测装置距离较近的时候使用电容阻断的方法可以干扰电流通路。除此之外还可以通过补偿电动势法避免干扰电流。如果直流电流长期流经互感器TV，可能会造成电压互感器的磁路处于饱和状态而形成零序电压。有报告指出，当直流叠加电压为6V时不会出现问题。但是在实际生活中，该法对于中性点直接接地的电网并不适用。

2.2直流分量法

交聯聚乙烯（XLPE）电力电缆中水树枝具备“整流作用”（如图2所示）可以使外加交流电压负半周树枝放电向的绝缘中增加许多负电荷，但是正半周树枝的正电荷比较少，所以不能完全中和负电荷。这种方法不用外加电源，而且测量的时候仅需将外皮接地线而不需要接触其它带电的位置，因此在使用的过程中更加的安全方便。但是由于直流分量很小，因此在护层绝缘电阻数值较低时容易受到其他电流干扰。所以需要从所测量的数值之中区分出干扰电流和直流分量电流。如果电缆屏蔽接地化学电动势比较大但护套绝缘电阻比较小时，可能在所监测的回路中形成比较大的干扰电流，造成待测的电流被淹没。

2.3介质损耗因数法

电缆的介质损失角正切值tanδ越小，电力电缆绝缘介质的性能越好，绝缘介质损耗也越小。介质损耗因数法是通过电压互感器、电流互感器对电缆绝缘上的电压及电流进行测量，然后利用特定的方法和装置对电缆的介质损耗因数tanδ进行测量，如图4为损耗因数的在线监测方式。在对多条电路的电缆做tanδ巡回监测过程中，通过比较各电缆上所得到的电流信息和从母线的电压互感器处获得的电流信息的相对位置，即可完成对全部电缆的损耗因数的测定。但是由于介质损耗因数法反映的是电力设施或者电缆绝缘的整体性缺陷，在一个较大的电路系统中，某处个别较为集中的缺陷并不会造成tanδ值的明显变化。

2.4局部放电法

在绝缘材料的内部出现区域性放电的情况时，在放电点的位置会出现物理现象，包括电现象和非电现象。其中电现象包括电磁波、电脉冲及其反射以及介质损耗明显提高等，非电现象包括红外光、声、热等。电力电缆的区域性放电量和绝缘材料状况息息相关，区域性放电量变化表示电缆绝缘可能存在造成电缆故障的缺陷。

2.5低频叠加法

低频叠加法的使用是为了减少直流微电流监测的问题，该方法通过将7.5赫兹、20V左右的电压以在线叠加的方式接到电缆绝缘上，再在电缆接地线中接入监测装置，从而得到对应的绝缘电阻的准确数值。使用低频叠加法需要专门的7.5赫兹低频电源。

2.6交流叠加法

此种方法可理解为在屏蔽线上叠加偶数倍工频为1赫兹的交流电压信号，其产生1赫兹的劣化信号可以体现其绝缘的性能，如果电缆主绝缘性能比较好，那么测得的交流损失电流约为10mA。由于交流电压叠加法测量的是1赫兹的劣化信号，因此测量的准确度较高。同时可以在电缆接地线处叠加电压，操作简便。但是因为该方法属于新型检测方法，可利用的监测数据不够丰富，所以对交联聚乙烯电缆劣化的判断依据不好确定。

2.7接地线电流法

在交联聚乙烯电缆的绝缘老化的过程中，总电容量会发生改变，其主要表现为电容量增加，从而导致接地线电流的增加。除此之外，加速老化实验还证明了交流击穿电压和接地线电流增量△Ig的相关性极强。因此通过在线检测电缆接地线电容电流的增量△Ig的方法用来评估绝缘的老化情况，即为接地线电流法。

3结语

本文主要对当前电力电缆的绝缘在线监测的主要方法进行了介绍，并对每种检测方法的优缺点进行了说明。在电力电缆绝缘性检测的过程中，由于在线监测的方法在处于不断的研究和调试的过程中，因此目前常常使用离线、在线相结合的方法对其进行检测。总而言之，在线监测绝缘的技术由于其优势，将在未来得到广泛的应用。

参考文献

[1]张峥， 赵子玉. 高压电力电缆绝缘在线监测新方法及其实验研究[J]. 供用电， 2012， 29（2）：63-66.

[2]代凤龙. 电力电缆绝缘在线监测与诊断[D]. 长沙理工大学， 2009.

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