電力電纜的絕緣老化離線診斷（課堂PPT）

1、1電纜絕緣的離線診斷法電纜絕緣的離線診斷法29.2 電纜絕緣的診斷方法 XLPE電纜老化起因于氣隙、雜質(zhì)、凸起毛刺等缺陷，這些缺陷再加上電場、熱、機械力、環(huán)境（水的供給）等老化因素，就會出現(xiàn)局部放電、水樹枝等現(xiàn)象，最終導致電樹枝的發(fā)生,嚴重時會導致絕緣擊穿。老化原因與老化形態(tài)間的關系老化原因與老化形態(tài)間的關系3 XLPE電纜的絕緣老化診斷法： l 非電氣試驗：解剖檢查、電樹枝、水樹枝的觀 察等； l 電氣試驗： 離線診斷法，在線診斷法； 通常所進行的老化診斷是非破壞性的各種電氣試驗法。459.2.1 離線診斷法1絕緣電阻測試 l 器材：絕緣電阻計（兆歐表） XLPE電纜絕緣電阻的測量，是測定各

2、線芯導體與屏蔽層間的絕緣電阻。 l 方法： l 接線方式 設置保護環(huán)接頭使表面漏電流不進入測量系統(tǒng)。絕緣電阻是反映絕緣性能的最基本的指標之一。6電纜絕緣電阻測量法接線： 電纜絕緣電阻測量法7絕緣電阻判定標準舉例： 82直流漏電流（1）測量原理 直流漏電流測量法：給電纜加上直流電壓，測定吸收電流和漏電流，根據(jù)漏電流的絕對值以及時間特性曲線的特異點等，來判斷電纜是否發(fā)生老化。 直流漏電流測量電路舉例9漏電流的時間特性舉例 漏電流較大的情況下、當電流隨時間增加或者出現(xiàn)曲線的突跳現(xiàn)象等，則判斷為異常。 漏電流的時間特性曲線： ：正常電纜：正常電纜在測定時有噪聲：漏電流大的老化電纜：漏電流有上升趨勢，可

3、看到電流曲線跳動的老化電纜10 測定電壓與測定時間（對于6.6kV交聯(lián)電纜 ）： 數(shù)據(jù)處理： 漏電流（A）=加壓時間的最終電流值 絕緣電阻（M）=)()(AV漏電流電壓的漏電流值規(guī)定的加電壓時間最后分鐘以后的漏電流值加電壓1極化比 = 11 直流漏電流測量結(jié)果的判定標準 直流漏電流測量結(jié)果的判定標準舉例 注：6kV的XLPE電纜情況下，施加的電壓為直流10kV。三相漏電流的平均值最小值各相漏電流的最大值 不平衡率= 100% 最終電壓下的絕緣電阻電阻第一階段電壓下的絕緣弱點比 = 12（2）直流漏電流與貫穿水樹枝 貫穿水樹枝的典型例證：貫穿水樹枝的典型例證1-內(nèi)導水樹2-外導水樹3-蝴蝶結(jié)型水

4、樹13 對3.3kV6.6kV級的XLPE電纜作了大量的老化診斷試驗，其結(jié)果表明貫穿絕緣體的水樹枝與未貫穿水樹枝的直流漏電流有明顯的差異。能夠讀取直流漏電流的都是由于貫穿水樹枝的存在而造成的。 找一個比較大的水樹枝樣品，插入直徑為數(shù)毫米的金屬電極，再涂上導電性涂料作另一電極，對這個水樹枝樣品的漏電流進行測量。所測量的水樹枝是否是貫穿的，可在測量后將樣品切成多個圓片用顯微鏡進行觀察來確認。 貫穿水樹枝的測量： 14水樹枝等效模型C1：電纜電容R1：電纜完好介質(zhì)部分的絕緣電阻 r：與水樹枝串聯(lián)部分介質(zhì)的絕緣電阻 D：電纜中所有水樹枝的等效二極管模型15 貫穿水樹枝的漏電流值為0.1A1A，在現(xiàn)場是

5、完全可以測出的。 貫穿與未貫穿水樹枝的直流漏電流16貫穿水樹枝的電壓-電流特性（如右圖）（3）水樹枝的長度與直流漏電流 水樹枝在沒有達到對水樹枝在沒有達到對面電極的情況下，直流漏面電極的情況下，直流漏電流非常小，一旦達到對電流非常小，一旦達到對面電極時（貫穿水樹枝）面電極時（貫穿水樹枝）將有急劇增大的電流通過將有急劇增大的電流通過. .（4） 貫穿水樹枝的電壓 電流特性 單個貫穿水樹枝樣品的直流電壓電流特性17（5）直流漏電流與擊穿電壓 貫穿水樹枝電纜的擊穿電壓有低于10kV的情況，相對于 6.6kV的運行電壓（對地電壓3.9kV）基本上沒有安全裕度。一旦有異常電壓發(fā)生就存在絕緣擊穿的可能性。

6、退役電纜的交流擊穿電壓與絕緣電阻(3kV6kV XLPE電纜)18 給電介質(zhì)加上交流電壓時，電介質(zhì)將等價為C和R的并聯(lián)電路，介質(zhì)損耗角正切表示為下式： 從原理上講，水樹枝發(fā)生以后，C將變大，R將變小。R的減少使得tan有增加的傾向。 表觀tan（比電纜絕緣體本身的值大 ） 測量得到的tan（表觀tan）是要測定的電纜絕緣體本身的值、再加上半導電層電阻與屏蔽銅帶的接觸電阻值后得到的值。 3介質(zhì)損耗角正切的測定CRIICR1tan19 實際上電纜的tan與直流漏電流之間的相關性是微弱的 XLPE電纜的水樹枝是尺寸為0.11m的氣隙以及微通道的集合，基本不存在發(fā)生局部放電的可能性。 在XLPE電纜的

7、tan測定中，更多的是為了檢查屏蔽銅帶的腐蝕等構(gòu)造上的缺陷。 在進行XLPE電纜的tan測定時，必須關注電纜敷設之后的tan的增量。204電位衰減法 給電纜施加直流電壓（6.6kV級施加電壓5kV）后，斷開電源，由于電纜絕緣體的絕緣電阻的作用，導體與屏蔽層之間的電位差將衰減。 電位衰減法根據(jù)電壓衰減達到一定值所需要的時間進行性能好壞的判斷。在發(fā)生水樹枝時，衰減速度將變快。21 電位衰減法的測量電路以及測定量之間的關系：l 優(yōu)點是測量裝置簡便 l 容易受到端部污損以及測定時濕度的影響 225殘余電壓法 對已老化的電纜加上直流電壓(1kV/mm，10min),然后線芯接地，進行放電，經(jīng)過一定時間在

8、導體與屏蔽層之間將再產(chǎn)生電壓。稱此電壓為殘余電壓。 水樹枝部分松弛時間長（聚乙烯等非極性材料的松弛時間短），空間電荷通過移動衰減慢，空間電荷與界面感應電荷的平衡遭到破壞，故導體屏蔽層間產(chǎn)生數(shù)伏至數(shù)十伏的直流殘余電壓。電纜劣化越嚴重殘余電壓越高。 殘余電壓的產(chǎn)生： 殘余電壓的測量 23殘余電壓的測量電路與步驟： l 優(yōu)點：測量方法簡便，不受外部噪聲的影響； l 要特別注意電纜的端部污損以及吸濕 246逆吸收電流法 對電纜施加直流電壓后，檢測導體短路時的電流作為逆吸收電流。 逆吸收電流的測量方法： 逆吸收電流的測量方法25 測定時，對于3.3kV6.6kV級XLPE電纜，施加直流100V電壓5min后，接地2s，測量此后28s內(nèi)流過的電流，對電流積分求得總電荷量Q，測量結(jié)果用電荷量Q除以電纜的靜電容C的百分比來表示(Q/C100%)。7殘余電荷法 殘余電荷法是對電纜施加直流電壓，線芯接地后再施加交流電壓，測量疊加交流后流過的過渡直流電流（殘余電荷）的方法。 測量流過交流電路的直流電流分量Id（t），由其 對時間積分求出殘余電荷。26 根據(jù)交流擊穿電壓（VBD）與殘余電荷（Qr）的關系判斷老化