低壓電纜絕緣狀態(tài)檢測方法教材

1、網(wǎng)絡(luò)高等教育本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）題 目：低壓電纜絕緣狀態(tài)檢測方法低壓電纜絕緣狀態(tài)檢測方法內(nèi)容摘要隨著低壓電纜在電網(wǎng)供電中的越來越廣泛的使用，低壓電纜的使用數(shù)量、長 度有了很大的發(fā)展，隨之故障也增多了。為了能提前預(yù)測低壓電纜絕緣發(fā)展方向， 低壓電纜絕緣故障檢測方法的研究應(yīng)運(yùn)而生，并且得到了很好的發(fā)展本文首先簡 述了低壓電纜的研究現(xiàn)狀和低壓電纜絕緣故障類型及老化原因。隨后，討論低壓 電纜絕緣老化及其表現(xiàn)形式。在文章中，對(duì)低壓電纜絕緣故障檢測方法進(jìn)行了歸 納和總結(jié)，給出了各種檢測方法的原理，并對(duì)各種測試方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較 分析，給出了種種測試方法的適用范圍，以期為各種低壓絕緣故障

2、的檢測系統(tǒng)方 法選擇提供了各種參考方法。用上述方法通過實(shí)驗(yàn)對(duì)電纜檢測后，達(dá)到了預(yù)期檢 測的目的，對(duì)電纜的絕緣狀態(tài)給出了總體的評(píng)評(píng)判。關(guān)鍵詞：低壓電纜；介質(zhì)損耗；老化；漏導(dǎo)電流低壓電纜絕緣狀態(tài)檢測方法目錄內(nèi)容摘要 I1 緒論 11.1 課題的背景及意義 11.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 11.3 本文主要研究內(nèi)容 22 電纜故障類型及絕緣老化的原因 32.1 電纜故障的類型 32.1.1 接地故障 32.1.2 短路故障 32.1.3 斷線故障 32.1.4 閃絡(luò)性故障 32.2 電纜老化原因 32.2.1 電氣老化 42.2.2 熱老化 42.2.3 機(jī)械老化 42.2.4 水老化 53 低壓電纜絕緣

3、狀態(tài)檢測技術(shù)分析 63.1 低壓電纜絕緣電阻的測試方法 63.1.1 測試中電壓與時(shí)間的選擇 63.1.2 低壓電纜絕緣電阻的測量 63.2 低壓電纜絕緣漏導(dǎo)電流檢測方法 73.3 低壓電纜絕緣介質(zhì)損耗檢測方法 83.3.1 低壓電纜絕緣介質(zhì)損耗的測量原理 83.3.2 低壓電纜絕緣介質(zhì)損耗的測量方法 93.4 低壓電纜絕緣在線運(yùn)行檢測方法 93.4.1 直流疊加法 93.4.2 低頻疊加法 103.4.3 交流疊加法 11II低壓電纜絕緣狀態(tài)檢測方法4 測量數(shù)據(jù)分析與判斷 134.1 低壓電纜絕緣電阻實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與判斷 134.2 低壓電纜絕緣泄露電流實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與判斷 134.3 低壓

4、電纜絕緣介質(zhì)損耗實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與判斷 135 總結(jié) 15參考文獻(xiàn) 16III低壓電纜絕緣狀態(tài)檢測方法1 緒論1.1 課題的背景及意義 在生產(chǎn)、生活中電氣絕緣引起的事故比率居高不下，特別是隨著我國經(jīng)濟(jì)的 發(fā)展，人們生活水平不斷的提高，用電量在大幅的增加，同時(shí)對(duì)用電安全也提出 了更高的要求。針對(duì)電纜故障，很有必要研究電纜故障應(yīng)對(duì)措施，以期達(dá)到如下目的：一是 使電纜可能出現(xiàn)故障點(diǎn)處能夠按計(jì)劃停電得到及時(shí)處理，二是：電纜出現(xiàn)故障后， 測試人員到達(dá)現(xiàn)場能夠以最短的時(shí)間，準(zhǔn)確地探測出故障點(diǎn)，采取有效處理措施 后，能夠快速恢復(fù)線路供電，以保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。目前，對(duì)低壓電纜的檢測，我們基本上還采用定期試

5、驗(yàn)維修的方法，這種離 線試驗(yàn)方法對(duì)出廠產(chǎn)品與將要投入使用的設(shè)備進(jìn)行檢測非常有效，但無法對(duì)使用 中的電纜進(jìn)行監(jiān)測。而且電纜在試驗(yàn)時(shí)使用耐壓試驗(yàn)等方法，本身就會(huì)對(duì)其造成 損傷，使電纜的老化加快，電纜的絕緣特性受到影響，雖然耐壓試驗(yàn)是一種有效 發(fā)現(xiàn)故障的方法，但還是要尋求不會(huì)對(duì)試品有損壞的新試驗(yàn)方法。各種離線和在 線檢測方法為低壓電纜的絕緣狀態(tài)檢測提供了新的思路。1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀20 世紀(jì) 60 年代起，國外就開始了關(guān)于 XLPE (交聯(lián)聚乙烯)電纜絕緣弱點(diǎn)檢 測和老化檢測技術(shù)的研究，時(shí)至今日，該項(xiàng)研究仍在不斷發(fā)展。日本是較早開展 XLPE電纜絕緣老化檢測技術(shù)研究的國家之一，但是研發(fā)的電纜絕緣

6、檢測儀只能發(fā) 現(xiàn)已經(jīng)發(fā)生絕緣老化的電纜，無法描述被檢測電纜的絕緣老化程度，而且該檢測 儀主要針對(duì)的是陸地所使用電纜。國內(nèi)天津大學(xué)杜伯學(xué)采用溫差法對(duì) XLPE 電纜老化進(jìn)行評(píng)估，其研究對(duì)象為 10KV的陸用電纜；上海交通大學(xué)王雅群采用等溫松馳電流對(duì) XLPE電纜壽命評(píng)估， 但是受到國內(nèi)外電纜制造工藝差異的影響，計(jì)算所得老化因子與國外學(xué)者報(bào)道的 結(jié)果相差普遍較大。其中檢測技術(shù)分為非在線式和在線式：非在線式包括反吸收 電流、殘留電壓、電位衰減法、直流泄漏電流、殘留電荷、直流電壓疊加法等在 線式包括直流成分、脈動(dòng)法，直流電壓疊加法等。目前的應(yīng)用絕緣監(jiān)測剩余壽命 評(píng)估方法都比較偏向于從定性分析的角度切入

7、，在定量分析方面，只能給出一個(gè) 比較寬泛的范圍。電力電纜試驗(yàn)技術(shù)嚴(yán)重滯后于電力電纜制造和應(yīng)用技術(shù)。國家關(guān)于絕緣電力 電纜(XLPE)投運(yùn)后的試驗(yàn)方法、標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)行規(guī)程大多在 20 世紀(jì) 70 年代頒布，比低壓電纜絕緣狀態(tài)檢測方法較陳舊落后，有的甚至是沿用油紙絕緣電力電纜的試驗(yàn)方法。 1996 年修編的電 力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程中，僅用很少的篇幅提及絕緣電力電纜投運(yùn)后的預(yù)試方 法，不具可操作性。據(jù)統(tǒng)計(jì)：在 19621999 年間，直流耐壓試驗(yàn)合格后投入運(yùn)行的電纜在短期內(nèi) 發(fā)生故障的次數(shù)約占電纜運(yùn)行故障總次數(shù)的 43.8%。這一事實(shí)再次說明了直流耐壓 試驗(yàn)不僅不能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)電纜運(yùn)行缺陷，反而使電力電纜

8、的絕緣損傷較大，縮短 電纜運(yùn)行壽命。到目前為止，許多國家包括中國在內(nèi)，已不再采用直流耐壓試驗(yàn) 作為交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的預(yù)防性試驗(yàn)手段 1 。介質(zhì)損耗角的測量是判斷絕緣故障的最有效的手段之一。它與材料特性有關(guān)， 而與材料尺寸、體積無關(guān)的物理量，所以用測量介質(zhì)損耗角來判斷高壓電氣設(shè)備 的絕緣情況，特別是對(duì)絕緣受潮、老化變質(zhì)等分布性缺陷是卓有成效的。1.3 本文主要研究內(nèi)容隨著電力事業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)供電可靠性和用電安全性的要求在進(jìn)一步的提 高，電力設(shè)備絕緣狀況檢測技術(shù)的發(fā)展日益得到重視，新的檢測設(shè)備和新的檢測 技術(shù)不斷在推出。電線電纜是最常用的電力設(shè)備，同時(shí)也是出現(xiàn)絕緣故障的概率 最高的設(shè)備，據(jù)

9、不完全統(tǒng)計(jì)，電氣絕緣不良引起的事故中波及的設(shè)備有近一半與 電線電纜有關(guān)。在我國，針對(duì)高電壓等級(jí)的電纜絕緣檢測技術(shù)受到了普遍的重視， 但是針對(duì)低壓配電網(wǎng)的電線電纜絕緣檢測技術(shù)的研究卻進(jìn)展不大。本文的提出就是針對(duì)上述問題研究的有效補(bǔ)充，以低壓電纜的絕緣電阻和漏 電電流為主要研究手段，對(duì)電纜絕緣狀態(tài)進(jìn)行檢測，并判斷電纜的絕緣狀態(tài)以及 故障的類別。低壓電纜絕緣狀態(tài)檢測方法2 電纜故障類型及絕緣老化的原因2.1 電纜故障的類型電纜故障有許多種，大致分為以下幾種 :2.1.1 接地故障電纜一芯或多芯對(duì)地故障。其中又可分為低阻接地或高阻接地。一般接地電 阻在 20-100 歐。以下為低阻故障，以上為高阻故障

10、。因使用的電橋和檢流計(jì)靈敏 度不同，對(duì)低阻與高阻的劃分也往往不一致。原則上接地電阻較低，能直接用低 壓電橋進(jìn)行測量的故障，稱為低阻故障。須要進(jìn)行燒穿或用高壓電橋進(jìn)行的故障， 稱為高阻接地。2.1.2 短路故障電纜兩芯或三芯短路，或兩芯、三芯短路接地。其中也可分為低阻短路或高 阻短路故障，其劃分原則與接地故障相同。2.1.3 斷線故障電纜一芯或多芯被故障電流燒斷或受機(jī)械外力拉斷，形成完全斷線或不完全 斷線，其故障點(diǎn)對(duì)地的電阻也可分為高阻或低阻故障，一般以 IMQ 為分界限，小 于 1M 為低阻。 能較準(zhǔn)確地測出電纜的電容， 用電容量的大小來判斷故障點(diǎn)可稱 為高阻斷線故障 2。2.1.4 閃絡(luò)性故

11、障這類故障絕大多數(shù)在預(yù)防性試驗(yàn)中發(fā)生，并多出現(xiàn)在電纜中間接頭和終端頭。 試驗(yàn)時(shí)絕緣被擊穿，形成間隙性放電，當(dāng)所加電壓達(dá)到某一定值時(shí)，發(fā)生擊穿， 當(dāng)電壓降至某一值時(shí)，絕緣恢復(fù)而不發(fā)生擊穿。有時(shí)在特殊條件下，絕緣擊穿后 又恢復(fù)正常，即使提高試驗(yàn)電壓，也不再擊穿，這種故障稱為封閉性故障。以上 兩種現(xiàn)象均屬于閃絡(luò)性故障2.2 電纜老化原因絕緣材料在使用一定的年限以后，絕緣性能都會(huì)呈現(xiàn)一定程度的劣化，這被低壓電纜絕緣狀態(tài)檢測方法稱為“絕緣老化”。絕緣材料的老化原因是多樣的、 復(fù)雜的，最具代表性的主要有： 熱老化、機(jī)械老化、電壓老化等。絕緣材料老化的表現(xiàn)主要有絕緣電阻下降、介 質(zhì)損耗增大等，對(duì)老化了的絕緣

12、材料進(jìn)行顯微觀察，可以發(fā)現(xiàn)樹枝狀結(jié)構(gòu)存在。2.2.1 電氣老化電氣老化指的是在電場長期作用下，由于電纜制造中的質(zhì)量缺陷，施工中機(jī) 械與外力作用傷害，絕緣物中的空隙、裂紋等，造成局部電場不均勻，誘發(fā)局部 放電，以導(dǎo)體的變異部、空隙、雜質(zhì)為起點(diǎn)，局部破壞，發(fā)展成樹枝化，漸漸地 導(dǎo)致絕緣破壞。電老化機(jī)理很復(fù)雜，它包含因?yàn)榻^緣擊穿產(chǎn)生。放電引起的一系 列物理和化學(xué)效應(yīng) 4 。固體絕緣材料的絕緣擊穿機(jī)理主要有以下兩種理論 :1. 達(dá)到一定電場時(shí)，電子數(shù)量急劇增加，使得絕緣材料遭到擊穿破壞，由于 擊穿破壞的主要原因是電子，因而稱為“電擊穿”。2.在絕緣體上加上電壓后，有微電流通過，由這一電流產(chǎn)生的焦耳熱導(dǎo)

13、致材 料擊穿破壞，這被稱為“熱擊穿”。2.2.2 熱老化熱老化指的是絕緣介質(zhì)負(fù)荷電流變化及短路電流引起的熱伸縮、材料氧化、 熱分解等化學(xué)變化以及硬度變化、龜裂等物理變化引起的老化和絕緣材料性能降 低。其化學(xué)結(jié)構(gòu)在熱量的作用下發(fā)生變化，使得絕緣性能下降的現(xiàn)象。熱老化的 本質(zhì)是絕緣材料在熱量的影響下發(fā)生了化學(xué)變化，所以熱老化也被稱為化學(xué)老化。 一般情況下，化學(xué)反應(yīng)的速度隨著環(huán)境溫度的升高而加快。熱老化使得絕緣材料的電氣和機(jī)械性能同時(shí)產(chǎn)生劣化，絕緣壽命減少，但是 最顯著的表現(xiàn)還是材料的伸長率、拉伸強(qiáng)度等機(jī)械特性的變化。例如， XLPE 材料 被認(rèn)為當(dāng)拉伸率從初始的 400%600%降低到 100%時(shí)

14、壽命終止 3 。2.2.3 機(jī)械老化機(jī)械老化是電纜系統(tǒng)在生產(chǎn)、安裝、運(yùn)行過程中受到各種機(jī)械應(yīng)力的作用發(fā) 生的老化。這種老化主要是絕緣材料在機(jī)械應(yīng)力作用下產(chǎn)生微觀的缺陷，這些微 小的缺陷隨著時(shí)間的流逝和機(jī)械應(yīng)力的持續(xù)作用慢慢惡化，形成微小裂縫并逐漸 擴(kuò)大，直至引起局部放電等破壞絕緣的現(xiàn)象， 這種現(xiàn)象也被稱為 “電-機(jī)械擊穿' 。低壓電纜絕緣狀態(tài)檢測方法2.2.4 水老化水浸入電纜后 （制造時(shí)或施工與運(yùn)行中接頭浸潮等 ） ，由于電場的疊效果，在 電場不均勻及電場力集中點(diǎn)形成水樹枝化。通常有內(nèi)導(dǎo)水樹枝化、蝴蝶水樹枝化 和外導(dǎo)水樹枝化陣。橡皮、塑料電纜等浸水后施加電壓作長期試驗(yàn)時(shí)，與不加電壓只

15、浸水的情況 相比較絕緣介質(zhì)特性要低。這一現(xiàn)象被稱為“浸水課電現(xiàn)象”。對(duì)產(chǎn)生“浸水課 電現(xiàn)象”的絕緣材料進(jìn)行顯微觀察，發(fā)現(xiàn)有和電樹枝相似的樹枝狀結(jié)構(gòu)的存在， 因?yàn)檫@種樹枝結(jié)構(gòu)水有關(guān)，并且是在低電場強(qiáng)度、長時(shí)間作用下形成的，為與電 樹枝區(qū)別，稱之為水樹枝。水樹枝在充滿水的狀態(tài)下看起來是白色的，但是干燥 后就不易觀察到。水樹枝多見結(jié)晶性材料如聚乙烯和交聯(lián)聚乙烯，而在無定型材 料的 PVC、丁基橡膠等聚合物中少發(fā)現(xiàn)。此外，水樹枝在直流電壓的作用下較難產(chǎn) 生，但是在交流電壓作用下較易產(chǎn)生，頻電壓也能促使水樹枝的產(chǎn)生?？傊瑯渲罱Y(jié)構(gòu)是絕緣老化、劣化后最常觀察到的現(xiàn)象，它們的產(chǎn)生和生 長是引起絕緣老化、劣

16、化的最基本、直接的因素。研究各種樹枝產(chǎn)生、生長的機(jī) 理和它們對(duì)絕緣的影響對(duì)于尋找防止絕緣材料老化和檢測絕緣老化程度的方法是 非常有意義的。低壓電纜絕緣狀態(tài)檢測方法3 低壓電纜絕緣狀態(tài)檢測技術(shù)分析3.1 低壓電纜絕緣電阻的測試方法3.1.1 測試中電壓與時(shí)間的選擇（1）測試電壓：測試絕緣電阻時(shí)所施加的直流電壓不能太高，否則會(huì)導(dǎo)致絕 緣內(nèi)部放電，既影響測試正確性又易造成絕緣損壞；也不能太低，以致影響測試 的靈敏度和準(zhǔn)確性。對(duì)于 35kV 及以下的電力電纜，一般最低電壓不低于 100V， 最高電壓不超過 3000V。（2）測試順序：為了檢查電纜在耐壓試驗(yàn)過程中可能產(chǎn)生而并未暴露（ 即未擊穿）的缺陷，

17、因此絕緣電阻的測試應(yīng)在耐壓試驗(yàn)之后。（3）測試中的讀數(shù)時(shí)間：由于加上電壓后，絕緣中存在著三種隨時(shí)間而衰減 的電流，因此理論上應(yīng)該等這三種電流全部衰減完后，才讀到導(dǎo)電電流（ 即泄漏電流） 的數(shù)值，以計(jì)算絕緣電阻。但時(shí)間太長測試工作量大以及考慮到測量系統(tǒng)長時(shí) 間的穩(wěn)定性，因此在測試方法的標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定在接通電流后1 分鐘 （即正到達(dá) 1分鐘時(shí)即讀數(shù) ）。 1 分鐘讀數(shù)既保證了非電導(dǎo)電流大部分己經(jīng)消失，又使測試時(shí)間 有了統(tǒng)一，使讀數(shù)具有重復(fù)性和可比性，以及提高測試效率。3.1.2 低壓電纜絕緣電阻的測量測量絕緣電阻的儀表被稱為兆歐表，傳統(tǒng)的有靠手搖動(dòng)產(chǎn)生電壓的搖表，隨 著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了各種性

18、能優(yōu)良數(shù)字兆歐表。對(duì)于采用多層絕緣的電力電纜而言，是測量線芯導(dǎo)體與屏蔽層之間的絕緣電 阻，接線方式如圖 2.1 所示，測量電壓在 1000V 以上。對(duì)于一般低壓配電網(wǎng)各種 電線而言，可以采取測量兩相間或相線對(duì)地線之間的絕緣電阻的方法，測量電壓 為 500V 或者 1000V 。低壓電纜絕緣狀態(tài)檢測方法DXDL-1 型數(shù)顯高壓電流表，高壓電壓表。圖 2.2 泄露電流測試原理圖圖 2.1 電纜絕緣電阻測量接線圖絕緣電阻的判定標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)電纜種類、電壓等級(jí)、應(yīng)用場合等條件不同而不同， 同時(shí)也因測試電壓等級(jí)不同而不同。一般規(guī)定民用低壓供電線路絕緣強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)必 須達(dá)到在 500V 電壓下，絕緣電阻值不低于 0

19、.5M；對(duì)于空調(diào)回路，必須不低于 1.0M 。 高壓 10kV 配電線路，要求每個(gè)絕緣子絕緣電阻不應(yīng)小于 300M。3.2 低壓電纜絕緣漏導(dǎo)電流檢測方法 漏導(dǎo)電流的測量實(shí)際上是從直流耐壓實(shí)驗(yàn)測量而得，所以其測量原理和耐壓 實(shí)驗(yàn)相同。進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)需要高壓直流電源，一般利用交流試驗(yàn)變壓器通過 整流產(chǎn)生。直流耐壓試驗(yàn)裝置的原理線路如圖 2.2 所示。測試設(shè)備為 YMGY-15 型 電壓測試電源，R 限流電阻； VD 整流硅堆； PA1 和 PA2 分別為高壓端和低壓端微安表； T 為 高壓變壓器，由 220V 交流調(diào)壓變壓器供電； Cx 為被測試品低壓電纜絕緣狀態(tài)檢測方法漏導(dǎo)電流測試值與溫度、濕

20、度有密切關(guān)系，因此在測試被測對(duì)象的同時(shí)，測 量對(duì)象的溫度和環(huán)境溫度及濕度，應(yīng)參照國家標(biāo)準(zhǔn)，制定標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境參量，修正測 量值7 。3.3 低壓電纜絕緣介質(zhì)損耗檢測方法3.3.1 低壓電纜絕緣介質(zhì)損耗的測量原理根據(jù)圖 2.2 的等效電路圖和向量圖的分析，我們可以得出介質(zhì)損耗角的定義如下：介質(zhì)損耗因素tan )被測試品的有功功率 P 100%被測試品的無功功率 Q 100%2-1)如果取得試品的電流相量主以及電壓相量，則可得到其相量圖，詳見圖2.2。又因?yàn)榭傠娏骺梢苑纸鉃殡娙蓦娏?Ic 和電阻電流 IR 合成，因此 :介質(zhì)損耗因素（ tan ）=P 100% UIR 100% I R 100% （2-

21、2）QUICI C根據(jù)介質(zhì)損耗、電容值的頻譜響應(yīng)，從而診斷判定各種絕緣介質(zhì)的老化程度， 區(qū)分影響絕緣的因素。如水分、溫度、氧化等。適用于對(duì)變壓器、套管、電纜 （ 交 鏈聚乙烯電纜 XLPE及油浸紙電纜 ） 、CTPT互感器、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)及斷路器的絕 緣測試。其測試原理框圖如下 :圖 2.3 低壓電纜絕緣介質(zhì)損耗的測試原理圖低壓電纜絕緣狀態(tài)檢測方法3.3.2 低壓電纜絕緣介質(zhì)損耗的測量方法除產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中另有規(guī)定者外，試樣有效長度應(yīng)不小于 3m，試樣兩端絕緣外的 覆蓋物應(yīng)小心地剝除，注意不得損傷絕緣表面。試樣應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境中放置足夠長 的時(shí)間，使試樣溫度與試驗(yàn)溫度平衡，并保持穩(wěn)定。浸入水中試驗(yàn)時(shí)，試

22、樣兩個(gè) 端頭露出水面的長度不小于 250mm，絕緣部分露出的長度應(yīng)不小于 150mm。在空 氣中試驗(yàn)時(shí)，試樣端部絕緣部分露出護(hù)套的長度應(yīng)不小于100mm。露出的絕緣表面應(yīng)保持干燥和潔凈。非金屬護(hù)套電纜，非屏蔽電纜或無愷裝的電纜試樣，應(yīng)浸入水中，單芯者測 量整個(gè)電纜的介質(zhì)損耗 （從 0.01Hz 到）；多芯者，應(yīng)分別就電纜每個(gè)線芯對(duì)其余線 芯與絕緣層的介質(zhì)損耗進(jìn)行測量 8。3.4 低壓電纜絕緣在線運(yùn)行檢測方法傳統(tǒng)常規(guī)的停止運(yùn)行狀態(tài)下的絕緣試驗(yàn)間隔時(shí)間長，因此不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備 絕緣缺陷，而且試驗(yàn)時(shí)還會(huì)因停電造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。隨著檢測技術(shù)、計(jì)算機(jī) 技術(shù)的不斷發(fā)展和對(duì)電力設(shè)備安全重視程度的提高，在線

23、絕緣診斷技術(shù)越來越受 到人們的關(guān)注。3.4.1 直流疊加法該方法是從停電測試方法中直流漏電流的測試發(fā)展而來的，最早于 1977 年開 始應(yīng)用。測量電路如圖 2.4所示。從變電所接地變壓器 （GPT）的中性點(diǎn)處接入 50V 直流測試電源，檢測電纜的屏蔽層對(duì)地的微弱電流，并換算成相應(yīng)的絕緣電阻。 直流疊加法對(duì)于因電纜中水樹枝引起絕緣電阻的下降比較敏感，是一種原理直截 且比較容易實(shí)施的方法。低壓電纜絕緣狀態(tài)檢測方法圖 2.4 直流疊加法測量回路值得注意的是，當(dāng)測量對(duì)象是敷設(shè)在地面以下的電纜時(shí)，電纜屏蔽層金屬與 土壤之間因水分和礦物鹽分等物質(zhì)的作用存在化學(xué)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)直流的電動(dòng)勢(shì)會(huì) 對(duì)測量結(jié)果產(chǎn)生影響

24、。為了消除這種影響，可以采取先后疊加正、負(fù)電壓測量的 方法。對(duì)于低壓配電網(wǎng)（如 IT 型電網(wǎng)）而言，也可以采用直流疊加法測量各相電纜對(duì)地的漏電流，接線方式如圖 2.5 所示。圖 2.5 IT 電網(wǎng)直流疊加法測量回路直流疊加法的不足之處主要有兩點(diǎn)。其一，直流電壓迭加法因散雜電流的變 化或端部表面泄露電阻變低而產(chǎn)生較大的測量誤差。其二，直流電壓是經(jīng)中性點(diǎn) 接地的電壓互感器疊加于電纜的，若互感器中長期流過直流電源會(huì)發(fā)生磁飽和現(xiàn) 象而產(chǎn)生零序電壓，可能使變電所內(nèi)繼電器誤動(dòng)作，因此在有些變電站是不允許 應(yīng)用的。此外，直流疊加法只適用于中性點(diǎn)不接地的電網(wǎng)形式，不適用于中性點(diǎn) 直接接地的電網(wǎng)。3.4.2 低

25、頻疊加法低頻疊加法是在電纜導(dǎo)體上施加一個(gè)低頻電壓（ 7.5Hz，20V ），從接地端檢出 的低頻電流中分離出與電壓同相位的有功電流分量，從而求得絕緣電阻。試驗(yàn)證 明這種方法對(duì)未貫穿的水樹枝造成的絕緣性能下降也是可以檢測到的。該方法之所以要采用 7.5Hz 的低頻交流電，其原因和測量 tan 時(shí)降低測試電10低壓電纜絕緣狀態(tài)檢測方法壓頻率一樣，即電源頻率 減小，電容性電流分量 Ic Ug C也隨之減小，而電阻 性電流大小沒有變化，從而使得從總電流中分離有功電流分量更加容易，測量結(jié) 果的相對(duì)誤差也會(huì)較小。同時(shí)，采用 20V 的電壓幅值也是在保證有足夠的電流響 應(yīng)值的基礎(chǔ)上盡量不對(duì)電網(wǎng)和負(fù)載造成太大

26、影響。低頻交流迭加法對(duì)于檢測因水樹枝引起的絕緣老化是一種較好的方法，所檢 測到的交流損失電流在原理上隨著劣化的發(fā)展而變大的。但在使用中應(yīng)認(rèn)真確認(rèn) 電纜端部的工作狀態(tài)，例如為調(diào)整端部電場分布而裝有應(yīng)力環(huán)時(shí)，即使電纜絕緣 良好，交流損失電流也較大，那么僅根據(jù)在線監(jiān)測的信號(hào)，就可能做出“絕緣不 良”的誤判斷。3.4.3 交流疊加法該方法是將頻率為工頻的 2倍+1Hz的 50V 交流電壓疊加到電纜的屏蔽層， 以 得到 1Hz 的劣化特征電流信息，從而判斷電纜絕緣老化狀況。測量原理如圖 2.7 所示，檢測時(shí)先斷開 K 。11低壓電纜絕緣狀態(tài)檢測方法圖 2.7 交流疊加法原理圖試驗(yàn)表明，在給老化電纜屏蔽層

27、上疊加不同頻率的交流電壓時(shí)，當(dāng)電壓頻率 為 100Hz 時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)比較大的特征電流。進(jìn)一步的研究表明，該特征電流只 在有水樹枝老化的電纜上產(chǎn)生，對(duì)于新電纜并不產(chǎn)生特征電流，并且當(dāng)疊加電壓 的頻率為 101.4Hz 時(shí)，特征電流達(dá)到最大值。除上述提及的方法以外，電纜絕緣在線檢測方法還有很多，如針對(duì)水樹枝老 化的接地電流法，從交流疊加法發(fā)展而來的脈動(dòng)檢測法，針對(duì)高頻老化電流成分 的損耗電流法等等，此外，還有多種針對(duì)局部放電的在線檢測技術(shù)，同時(shí)，新的 檢測方法還在不斷研究當(dāng)中?？傊诰€絕緣檢測以其不可取代的優(yōu)越性能將越 來越受到人們的重視，應(yīng)用也將越來越普及。12低壓電纜絕緣狀態(tài)檢測方法4 測

28、量數(shù)據(jù)分析與判斷4.1 低壓電纜絕緣電阻實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與判斷 試驗(yàn)結(jié)果的分析與判斷電纜主絕緣層的絕緣電阻較低時(shí)，一般應(yīng)根據(jù)以往的 測試記錄來綜合判斷，如果絕緣電阻降低的速度突然加快，應(yīng)查明原因并加以消 除，必要時(shí)可通過直流耐壓來確定是否可以投入運(yùn)行。如果兩次測得的絕緣電阻值相差較大時(shí)，表明已形成原電池，從而可判斷外 護(hù)套和內(nèi)襯層是否已破損進(jìn)水。外護(hù)套破損不一定要立即修理，但內(nèi)襯層破損進(jìn)水后，水分直接與電纜芯接 觸并可能會(huì)腐蝕銅屏蔽層，一般應(yīng)盡快檢修。4.2 低壓電纜絕緣泄露電流實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與判斷 試驗(yàn)結(jié)果的分析與判斷電纜通過直流耐壓試驗(yàn)而未擊穿者，一般可認(rèn)為該電 纜的絕緣性能是合格的，可以投

29、入系統(tǒng)運(yùn)行。但并不是說，通過直流耐壓試驗(yàn)的 電纜質(zhì)量就是好的。具有優(yōu)良質(zhì)量的電纜線路應(yīng)在合理運(yùn)用及無外力損傷的情況 下安全運(yùn)行數(shù)十年無事故。試驗(yàn)被測舊電纜為 0.6/IkV 低壓電纜，并且其歷史工作電壓小于 400V，雖然 該電纜存在一定的老化現(xiàn)象，但其工作電壓小于 400V，按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試驗(yàn)電 壓 250OV 條件下，電纜絕緣未擊穿。說明舊電纜絕緣性能仍符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 50時(shí)，在 25O0V試驗(yàn)電壓條件下，泄漏電流最大值符合電線電纜手冊(cè)規(guī)定， 綜合以上，可以判定該電纜絕緣性能可用。4.3 低壓電纜絕緣介質(zhì)損耗實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與判斷實(shí)驗(yàn)室內(nèi)新、舊電纜介質(zhì)損耗角正切的測試數(shù)據(jù)如表 3.1

30、所示。測試條件：測 試電壓 140V，頻率： 0.011000Hz，環(huán)境溫度 20oc ，濕度 45%。表 3.1 介質(zhì)損耗實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)新電纜舊電纜頻頻率 /Hztan頻頻率 /Hztan1000003048100000666684705900244247059005802422222001982222200479903950017999039500420316015001802601500411715000181850004111113低壓電纜絕緣狀態(tài)檢測方法400018344000410422000192820004182610002077100043696464170023684641700

31、4728621546002918215460054194100383910067340046417005177046417008986202154400702902154401383601009614010177480026420139500464160262880021540215090021544040707001035614001066342介質(zhì)損耗增大直接反映為電纜絕緣能力的下降。分析實(shí)驗(yàn)室測量結(jié)果，導(dǎo)致 電纜介質(zhì)損耗增大的主要原因是電纜絕緣老化。其結(jié)果分析主要根據(jù)是上表中舊 電纜數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)與新電纜的趨勢(shì)基本一致。這說明了由于電纜絕緣老化，電 纜的絕緣性能整體下降。測試電壓頻率為 50Hz 時(shí)，舊電纜的介質(zhì)損耗為 0.041， 小