XLPE電纜絕緣老化檢測研究范文

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《電氣時代》2014年第五期

一、電力電纜絕緣檢測試驗

目前，電力系統中對電力電纜絕緣研究主要分為兩類，一類是對運行的電纜進行絕緣的現場測試，確定老化程度和缺陷性質；另一類是在實驗室對模擬電纜進行人工加速老化試驗，以此來評估電纜的使用壽命。

1.交流疊加法在電力電纜的絕緣層金屬護套上疊加（2倍工頻＋1）Hz的電流，所施加的電源為交流電壓，試驗中通過檢測絕緣層劣化引起的1Hz信號，來判斷電纜的絕緣狀況，實現對電纜絕緣程度的在線監測。使用的測量原理如圖1所示。通過疊加電壓對缺陷產生的劣化信號進行在線監測，可以檢測1Hz的信號，故交流疊加法檢測精確度高，抗干擾能力強。同時由于不接觸到電纜的高壓端，測量方便，受到外界污穢等影響因素較小。但是，運行中的電纜受到外界的干擾影響卻比較大，工頻信號較大，不易測得此種微小信號。這也是此種方法的不足之處。

2.電容耦合法將電纜外護套以及金屬屏蔽層切開，金屬銅環作為電極，用聚丙烯薄膜支撐將其固定在電纜外半導體層上。監測系統中采用的傳感器為電容耦合器，模型如圖2所示。在工頻電壓下，由于外半導電層與金屬屏蔽層電位接近相等，故圓環電極不會影響電纜的絕緣性能。在高頻條件下，可以獲得最佳的傳感器信噪比，有效檢測頻帶為10～500MHz，靈敏度為3pC。

3.方向耦合法德國柏林的400kVxlpe電纜局部放電在線監測系統是方向耦合法最典型的例子。方向耦合器安裝在電纜的半導體層與金屬屏蔽套之間，結構如圖3所示。其中方向耦合器由一個插在電纜絕緣上的電極板、一個Rogowki線圈和兩個終端阻抗組成。一般檢測系統將兩個方向耦合傳感器分別安裝在電纜接頭的兩邊，這種方法具有很好的抗干擾能力。此法主要應用于電纜附件的局放檢測，但是電纜接頭需要預制，不適合在運行中的高壓電纜線路中使用。

4.電磁耦合法電磁耦合法的測量回路與被測電纜設備之間沒有直接的電氣聯系，加上擁有結構簡單、便于安裝、不產生飽和現象和能夠很好地抑制噪聲的優點，在高壓電纜局部放電檢測中已經得到廣泛的應用。當電纜為網狀屏蔽時，因為電磁場并未完全限制在屏蔽層內，可將電磁耦合裝置安裝于電纜屏蔽層之外，如圖4所示。這種方法便于安裝，但是靈敏度低。當電纜屏蔽層為金屬箔、鉛鎧或者溝狀護套時，電纜電磁信號完全處于電纜屏蔽層之內，電磁耦合裝置必須安裝在電纜屏蔽層和外半導體之間。

二、聯合檢測法

1.超聲波檢測法超聲波檢測系統通常采用壓電換能器材料做成的超聲波傳感器將聲信號成比例地轉換成電信號，并應用光纖傳輸，再經放大后在示波器或峰值表上顯示。超聲波檢測法克服了電磁干擾，不需要停電，操作方便；但目前由于超聲波檢測傳播衰減速度快、能采集的聲信號很微弱及靈敏度低等原因受到的關注相對較少。

2.超高頻檢測裝置試驗結果表：局部放電的脈沖寬度為ns級，在電纜附件內激發的電磁波的頻率可達GHz。超高頻檢測法的頻率范圍為300MHz～3GHz，而現場的干擾頻率通常小于400MHz。因此，相比其他常規檢測方法有更好的抗干擾能力和較高的靈敏度，有利于獲取局部放電過程中豐富的電磁波信號，較全面地反映絕緣介質特性和局部放電的物理過程。

3.電纜絕緣聯合檢測超聲波法和超高頻法具有特殊的優勢，現在將兩種檢測方法聯合起來，運用到電纜絕緣老化檢測中，通過試驗獲得的信號圖譜如圖5所示。運用超聲波和超高頻聯合檢測裝置對電纜典型的絕緣故障進行檢測，獲得了良好的結果。信號圖譜清晰，也反映了聯合檢測運用到現場的可行性。

作者：胡義雄單位：湖南郴州電業局