XLPE电缆的故障、整体老化和局部老化测试技术

文/宁粉功 王泽朗 白雪 陆大雄

交联聚乙烯（XL[PE）电缆已经成为城市输配电的主要电力设备，随着电缆网络的不断扩容，针对电缆的运维工作也不断加大，电缆的老化现象逐渐表现出来，针对老化的测试逐渐受到重视。 但目前电缆绝缘相关测试的内容不多，主要包括绝缘电阻、耐受电压、泄露电流、介质损耗、极化电流，其中10kV配网电缆主要开展绝缘电阻测试，针对老化并没有广泛开展相关测试工作。但随着城市电网规模的扩大，电缆故障的测试和处理已经不能满足状态检修的技术发展，其中电缆的老化现象逐渐凸显出来，针对老化测试的相关讨论逐渐受到重视，这包括整体老化的测试、局部老化的测试和定位、老化评估对城市配电网升级改造的作用等。

1 电缆故障与老化的区别

电缆故障检测和处理是当前电缆检修过程中投入精力最高的工作之一，长久以来电缆故障处理都是发生击穿事故后进行查找和处理，而电缆铺设完成后，主要做耐受电压测试、泄漏电流或简单的做绝缘电阻测试，因此老化的概念在中低压电缆检修过程中是相对陌生的。实际上老化与故障在很多情况下是关联的，老化可简单描述为整体或局部发生介电常数变化，其发生的原因主要有：施工铺设时留下的隐患、中间接头制作工艺缺陷、运行环境等。老化一般是运行过程中，环境温湿度、电气、机械、化学因素综合的结果，直接导致某段电缆的介电参数发生改变、损耗增加、绝缘电阻降低等。

2 电缆老化测试的主要现状

老化现象可通过局部放电测试，介质损耗测试，极化电流等反映出来。其中局部放电在早期高阻类绝缘缺陷容易发现，随着缺陷严重程度增加，局部放电量值增大，但放电现象持续一定时间后，局放量和故障程度并不是线性关系，因老化程度加重后局部放电量还可能下降。介质损耗是一种普遍认可的老化关联参量，但通常介质损耗测试受电缆容量限制，如5公里以上的电缆，介质损耗测试装置的便携性和容量会面临一定的技术挑战。极化电流测试在直流电场下观测的极化电流特征与电缆本体的介电特性有重要关联，但与介质损耗测试方法雷同，均受到电缆容量的挑战。

3 电缆老化测试的新技术

射频阻抗法也称作阻抗频谱法，是一种借助宽频带信号反射和采集用于测试电缆老化的新技术，其方法是通过施加非破坏性的小信号，然后测试阻抗频谱的整体曲线特征分析整体老化。阻抗频谱法是一种基本不受电缆容量限制的技术，实际应用量程可从数米到数百公里；不仅如此，阻抗频谱法借助电缆的数学模型，实现较精确的局部老化定位和局部老化的严重程度标识，尤其针对整体老化不明显，而局部老化的长度较短的情况下，阻抗频谱法能够达到较好预防性检测目的。早期的阻抗频谱法主要用于局部老化的定位，尤其是低阻类的老化无法通过升压、放电等手段进行检测的环境。阻抗频谱法进行老化定位相比传统的时域反射技术，有多方面的优势，包括基本不受信号衰减影响，不用分析反射波，自动实现多点老化定位等，后期逐渐用于老化点的严重程度跟踪。

4 小结

本篇介绍了电缆老化测试的现状，分析了现有的老化测试技术。重点介绍了射频阻抗法用于整体老化评估和局部老化评估的技术优势。从状态检修的精细化管理方面，老化应该作为一个独立的指标进行检测，实施过程中局部老化的测试比整体老化更加迫切。及时处理局部老化现象，能够降低老化蔓延速率，提升电缆可靠性和寿命，因此将整体老化和局部老化纳入状态检修管理中，对于完善城区输配电建设与管理，提升电缆状态检修技术等都是一个较好的技术发展方向。