电力电缆绝缘缺陷检测方法的研究

陈军 彭铁栓 张瀚 唐东辉 王楷

（内蒙古电力（集团）有限责任公司薛家湾供电公司市区供电分公司，内蒙古鄂尔多斯 010399）

0.引言

电力电缆是电力系统中较为重要的组成部分，也是保证居民用户电力使用运输的关键所在，一旦电力电缆出现问题，那么将会使得部分地区的居民用户以及企业等都处于无法正常工作生活的状态，将会严重影响到该地区经济的增长发展，因此电力相关行业对于电力电缆绝缘缺陷检测方法也有了更多的应用与研究。

电力电缆在经过一段时间的使用之后经常会发生绝缘老化的现象，因此便需要检测人员时刻对电力电缆进行维护保养，而且在电力电缆出现问题时也需要检测人员通过不同的检测方法快速诊断出故障位置，并进行相应的维修，以保证电力电缆的正常运行。

1.电力电缆绝缘老化原因分析

能够造成电力电缆出现绝缘老化问题的因素有很多，其中最主要的原因便是外力损伤，如若在电力电缆安装过程中便没有做到规范施工，那么该电力电缆在日后的使用过程中将会存在着较大的安全隐患，使用寿命也会存在一定的局限性[1]。除了安装不规范以外，电力电缆绝缘老化也会受到其他诸多因素的影响，比如电力电缆绝缘受潮、遭受化学腐蚀等其他相关因素，只有保证了电力电缆的绝对安全性，才能够保证其作用的完全发挥。

1.1 绝缘受潮

若电力电缆安装在潮湿地带，且电力电缆的接头质量不过关的话，很容易造成水蒸气通过接头进入电力电缆内部的现象发生，这样的话电力电缆经过长时间的内外潮湿条件影响之下，其绝缘强度将会被大幅度减弱，这时便可能会发生电力电缆漏电或者其他电缆故障问题，不仅会对电力电缆本身造成一定程度上的影响，对周围路过的路人甚至是附近的导电物品都存在着较大的安全的隐患，甚至最终可能会引发无法估量的后果。

1.2 化学腐蚀

电力电缆绝缘老化也可能是由于化学腐蚀的原因造成的，因为很多电力电缆都是直接埋在地底的，如若该地区的地质存在酸碱作用的话，将会在一段时间过后使得电力电缆外表的铠装、铅皮或者是外护层被腐蚀掉，这样的话被化学腐蚀掉外皮的电力电缆绝缘功能则会大幅度下降，从而引发电力电缆出现漏电甚至是直接短路等线路故障。

1.3 长时间超负荷运行

电力电缆在经过长时间的运行之后也会发生绝缘性能减弱的现象，一方面可能是因为使用年限过长的原因，电力电缆长时间地进行电流运行，会随着时间的推移不断的损耗自身的各方面性能，使用年限过长的话便会发生电力电缆绝缘性能缺失的问题；另一方面则可能是电缆超负荷运行造成的，由于电缆的热效应，负载电流通过电缆时必然会导致其发热，同时电荷的集肤效应以及钢凯的涡流损耗、绝缘介质损耗也会产生附加热量，从而会使得电力电缆的温度升高。在经过长时间的超负荷运行之后，电力电缆便会因为过高的温度而发生绝缘性能减弱的现象，如若还有其他因素影响的话，电力电缆的绝缘薄弱处甚至还会被击破，从而引起电力电缆故障的发生。

1.4 电缆接头故障

电缆接头是整个电力电缆中最为脆弱的地方，一方面是因为其结构构造的原因，不像电力电缆线路一样呈全封闭状态；另一方面则是因为电缆接头会经常性地拔开检查而后在插上，这样的话也会对街头的性能造成一定程度上的损伤。除此之外，还可能因为工作人员操作不当而引起电缆接头出现故障的现象发生，不管是接头压接不紧，还是其他的一些连接不当因素都可能会导致电缆接头的绝缘性能发生变化，最终导致连带电力电缆绝缘性能也同样发生问题，直至发生电路故障。

1.5 环境和温度等其他因素的影响

电力电缆所处位置的环境、温度等其他因素也可能是造成其绝缘性能缺陷的原因，一方面可能会因为电力电缆如若长时间遭受暴晒、雨淋等自然环境影响，其本身将会在冷热交换间不断地对自身绝缘外层造成磨损现象，久而久之便会使得电力电缆绝缘性能缺失；另一方面则可能会因为磁力、外力等机械力的作用，电力电缆局部部位被不断影响，从而引发树脂化放电现象，造成局部绝缘性能缺失，最终会使得电力电缆该绝缘部位被击穿。

2.不带电检测电力电缆绝缘缺陷的方法

检测电力电缆绝缘缺陷的方法有很多种，根据带电和不带电2种情况能够将其分为两大类的不同检测方法，这些方法有些是已经被淘汰掉的，还有一些是正在使用但仍存在着一定缺陷的，只有通过不同检测方法之间的相互比对，才能够更好地实现电力电缆绝缘缺陷的检测[2]。

2.1 电桥法及低压脉冲反射法

电桥法也就是回路电桥平衡法，其主要是根据故障电力电缆长度与电阻呈线性关系的工作原理，将直流电桥改接成便于测量电缆一相或者两相低阻抗接地的方法。电桥法是一种传统的电力电缆绝缘缺陷检测方法，其因为性能作用的原因经常被应用于发生低阻故障的电力电缆之中，且也能够取得较为良好的应用效果，不过电桥法也存在着一定程度上的使用局限性，其只适用于存在一处绝缘缺陷故障的电力电缆线路中，如若电力电缆出现多处故障则无法使用，除此之外其也不适合应用于发生低阻故障以外其他绝缘故障的电力电缆线路中，因为若是应用在高阻力故障等其他绝缘缺陷问题的电力电缆的话将会严重影响到电桥法的最终判断结果，使得电桥法的检测结果无法得到保证，从而甚至可能会因为检测结果不准确的原因引发更加严重的后果。

低压脉冲反射法也是一种电力电缆绝缘缺陷检测方法，其主要是利用脉冲信号在电力电缆线路中传播时遇到波阻抗不匹配点产生电磁波反射的原理，由示波器上测的脉冲波反射时间和电缆波速，从而达到确定电力电缆故障点距离的目的。不过低压脉反射法在应用过程中也存在着一定的问题，一方面是其检测结果会受到诸多方面因素的影响，不管是电缆接头还是金属管道等都可能会引起脉冲波的反射，这时便需要检测人员根据具体情况进行排除确定电力电缆故障位置；另一方面则是低压脉冲反射法的应用范围也存在着一定的局限性，而且长时间应用该检测方法对电力电缆本身也有着一些不良影响，不利于电力电缆更好地进行服务，因此该检测技术目前已经很少有检测人员进行使用。

2.2 高压直流闪测法和冲击闪测法

高压直流闪测法和冲击闪测法是现阶段在电力电缆绝缘缺陷检测最常用的方法，一般被应用于检测电力电缆的间隙故障和高阻故障，而且均有着较为良好的应用效果，根据检测方法利用介质种类的不同能够将高压直流闪测法和冲击闪测法全部分为电流闪测法和电压闪测法2种，电流闪测法便是以电流为媒介的一种电力电缆绝缘缺陷检测方法，电压闪测法则是以电压为媒介的电力电缆绝缘缺陷检测方法，2种不同媒介的检测方法都有着自身各自的优势与特点，同时也都存在着一些不足之处。

电压闪测法通过电力电缆中的高压的稳定变换来对出现绝缘缺陷的故障的地方进行判断，而且该检测方法也不会受到其他因素的影响，只是根据电压状况的不同来进行具体的判断分析，一般情况下高压闪测法的检测结果也具有极高的精准性，不过电压闪测法也存在着一些不足之处，一方面是其测试方法步骤比较复杂，对检测人员的专业素养要求比较高；另一方面则是其因为需要接入电力电缆中进行检测的原因，存在着较大的危险系数，如若电压泄露，则可能会对检测人员造成较为严重的威胁；而电流闪测法则没有电压闪测法那么繁琐的测试步骤，电流闪测法在电力电缆绝缘缺陷检测过程中操作较为简单，检测人员比较容易上手，但是其检测结果却会受到电力电缆线路中其他杂乱电流的影响，不能够精准判断出发生故障的线路位置，需要检测人员根据实际情况进行具体的判断才能够分析出故障所在位置，存在着一定的局限性。

2.3 二次脉冲法

二次脉冲法是一种较为先进的电力电缆绝缘缺陷检测方法，其先进之处在于使现场测得的故障波形得到较大程度上的简化，将传统复杂的高压冲击闪络波形变为了非常容易判读的类似于低压脉冲法的短路故障波形。二次脉冲法能够被应用于高阻泄露故障、闪络性故障、低阻接地以及断路故障等多种绝缘缺陷问题的电力电缆线路检测中，而且该检测方法对检测人员也没有过多的技术以及其他方面的要求，只要检测人员会使用便能够根据该检测方法较大精准度的检测出电力电缆中发生故障的位置。

二次脉冲法的出现是电力电缆绝缘缺陷检测行业中技术的一种革新，对于相关行业的发展有着极其重要的推动作用，通过二次脉冲法对出现绝缘缺陷故障的电力电缆线路进行测试，一次脉冲遇到高阻便会折返回来，而后发出二次脉冲，若二次脉冲突破高阻地带的话则该地方可能只是一次脉冲的一种误判，而如若两次脉冲都被阻隔到同一地带，那么二次脉冲法相关设备便会通过对两次脉冲的相关信息记录，来判断出该高阻地带的具体位置，从而达到清楚判断电力电缆故障具体为位置的目的。二次脉冲法极为简单的操作方式以及拥有较大精准程度的检测结果都意味着该技术在未来的电力市场中广阔地应用市场和发展前景，而且该技术也能够在最大程度上保证检测人员的安全，是众多检测人员首选的电力电缆绝缘缺陷检测方法之一。

3.带电检测电力电缆绝缘缺陷的方法

除了一些电力电缆突发故障以外，大多数检测人员都会采用带电的检测方式来进行电力电缆绝缘缺陷的检测，因此带电检测电力电缆绝缘缺陷的方法种类会比较多一些，如交流电叠加法、电容耦合法、方向耦合法、电磁耦合法以及泄漏电流试验法等都是带电检测电力电缆绝缘缺陷的方法[3]。

3.1 交流电叠加法

交流电叠加法指的是检测人员使用交流发电机在电力电缆绝缘层的外面释放交流电，在交流电叠加到一定数值以后，通过观察电力电缆绝缘层反映出来的信号强度等各个方面的数据来判断该段电力电缆是否存在绝缘缺陷，也可以根据绝缘层反映数据的具体情况来分析出该电力电缆的老化程度，从而做好相应的提前预防或者维护保养等相关措施，用来达到加强电力电缆使用年限和提升其安全性能的目的。

交流电叠加法虽然有着较为精准的应用效果，但是其应用范围也存在着一定的局限性，只适合用于对固定一段电力电缆距离的绝缘缺陷检测，不过其便捷的检测操作步骤以及影响因素较小的应用性能也使得该检测方法非常受到检测人员的喜爱，不仅能够有助于提高检测人员检测电力电缆绝缘缺陷的效率，在一定程度上还能够在保证检测结果准确率的同时减少检测人员的工作量。

3.2 电容耦合法

电容耦合法也是带电检测电力电缆绝缘缺陷方法的一种，不过该检测方法的步骤较为复杂，对检测人员也有着较高专业素养的要求，一方面是因为电容耦合法需要先将电力电缆固定到某一位置，而后在通过电容耦合器与电缆电机之间的交流来对电力电缆的绝缘性能进行检测，检测人员必须熟悉掌握该方法的每一步骤，才能够达到实现检测电力电缆绝缘缺陷的目的；另一方面则是因为电容耦合器所使用的电流量以及在检测电力电缆过程中促发的电流量都是较大的，对于检测人员有着较大的威胁，一旦发生漏电、短路等其他故障时极有可能严重威胁到检测人员的生命安全。

3.3 方向耦合法

方向耦合法指的是一种检测人员通过使用方向合器来对电力电缆绝缘缺陷进行检测的方法，使用该方法的话首先需要将电力电缆的半导体层和金属屏蔽层分隔开来，而后在通过使用方向合器来对该电力电缆线路段进行绝缘性能的测试。不过方向耦合法在所有电力电缆绝缘缺陷检测方法中属于不经常使用的那一种，因为其虽然有着较为便捷且成本较低的检测优势，但是却无法保证检测结果的可靠性，相比其他类型的检测方法方向耦合法的检测结果精准度则要相对低一些。

3.4 电磁耦合法

电磁耦合法是一种较为复杂但检测结果精准度较高的电力电缆绝缘缺陷检测方法，一方面是因为使用该方法的检测人员需要利用金属和电缆屏蔽层对电缆相关信号进行屏蔽，这个步骤较为复杂，不仅需要将电缆外层剖开，还需要进行精准位置的安装；另一方面则是因为在进行电磁耦合法检测电力电缆绝缘缺陷时，需要使电力电缆处于不通电的状态，这样的话在一定程度上会给该地区造成一些不必要的困扰。

3.5 泄漏电流试验法

泄漏电流试验法指的是通过对电力电缆表面释放电流来判断电力电缆是否存在绝缘缺陷的一种检测方法，若电力电缆是完好无损的，那么流经表面的电流将较为稳定，不会发生太大的变动；而若电力电缆存在着绝缘缺陷，那么流经该段电缆的电流将发生一定幅度的变动，检测人员随后便可以根据电流变动判断出绝缘缺陷位置。

4.结语

能够检测电力电缆绝缘缺陷的方法有很多种，而且每一种都有着其自身的特点与优势，在不同的电力电缆绝缘缺陷问题检测情况下，检测人员应该根据实际情况来选择对应得更加合适的检测方法进行检测，这样既能够保证检测效率，又能够保证检测结果的准确性，能够从根本上提高解决电力电缆绝缘缺陷问题的可能性。

随着社会的快速发展，各种技术也是处于高速发展状态之中，同样电力相关企业对于电力电缆绝缘缺陷检测技术也是有着不同的看法，越是先进便捷成熟的技术在未来的相关市场内越能够占据到更多的应用比例，各种相关技术只有保证自身的不断革新，才能够在面临越来越多困难和挑战的前提下脱颖而出，从而满足越来越多相关电力电缆的应用需求。