探討電力電纜絕緣的在線監(jiān)測及診斷

朱琦 田佳

摘要：電力電纜大都位于地下，造成對電力電纜絕緣檢測和維修等工作難度增大，在發(fā)生故障后需要花費大量的人力物力對其進行維修。本文主要對電力電纜絕緣的在線監(jiān)測和診斷的主要方法進行了介紹，以期為日后電力電纜絕緣的在線監(jiān)測發(fā)展提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：電力電纜;絕緣;診斷;在線監(jiān)測

1引言

為保障電能安全穩(wěn)定的傳輸，相關(guān)部門要對電力電纜的絕緣情況進行檢查和維護。我國傳統(tǒng)的檢測電力電纜絕緣情況的方式是離線檢測，該檢測方法需要在停電的狀態(tài)下對設(shè)備進行檢測。然而隨著社會發(fā)展腳步的加快，對電力的需求不斷增加同時希望在減少停電的情況下對電力電纜進行檢測，在線檢測是一種能夠在運行狀態(tài)下對電力電纜的絕緣狀況進行監(jiān)測的方法。

2.電力電纜絕緣在線監(jiān)測方法

2.1直流疊加法

直流疊加法指的是通過在電磁式的電壓互感器中性點接地的位置添加約50V的低壓直流電壓源，使接地電壓互感器的中性點及運行母線加到電纜的三相中。因此同時外加有直流電壓和工頻交流的電纜，再使用LC濾波器，濾除測試回路中的交流成分，只檢測由電源E流過電纜絕緣層微弱的直流電流或者計算出電纜中的絕緣電阻從而判定電纜的絕緣情況。直流疊加法的基本原理圖如圖1所示。

運用直流疊加法測量的過程中，由于雜散電流的變化比較大，因此所得出的結(jié)果測量誤差較大。如果電纜頭部位置表面泄漏電阻比較低的時候，測量誤差也會增大。當前存在的解決方法是，在疊加裝置和在線檢測裝置距離較近的時候使用電容阻斷的方法可以干擾電流通路。除此之外還可以通過補償電動勢法避免干擾電流。如果直流電流長期流經(jīng)互感器TV，可能會造成電壓互感器的磁路處于飽和狀態(tài)而形成零序電壓。有報告指出，當直流疊加電壓為6V時不會出現(xiàn)問題。但是在實際生活中，該法對于中性點直接接地的電網(wǎng)并不適用。

2.2直流分量法

交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電力電纜中水樹枝具備“整流作用”（如圖2所示）可以使外加交流電壓負半周樹枝放電向的絕緣中增加許多負電荷，但是正半周樹枝的正電荷比較少，所以不能完全中和負電荷。這種方法不用外加電源，而且測量的時候僅需將外皮接地線而不需要接觸其它帶電的位置，因此在使用的過程中更加的安全方便。但是由于直流分量很小，因此在護層絕緣電阻數(shù)值較低時容易受到其他電流干擾。所以需要從所測量的數(shù)值之中區(qū)分出干擾電流和直流分量電流。如果電纜屏蔽接地化學(xué)電動勢比較大但護套絕緣電阻比較小時，可能在所監(jiān)測的回路中形成比較大的干擾電流，造成待測的電流被淹沒。

2.3介質(zhì)損耗因數(shù)法

電纜的介質(zhì)損失角正切值tanδ越小，電力電纜絕緣介質(zhì)的性能越好，絕緣介質(zhì)損耗也越小。介質(zhì)損耗因數(shù)法是通過電壓互感器、電流互感器對電纜絕緣上的電壓及電流進行測量，然后利用特定的方法和裝置對電纜的介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ進行測量，如圖4為損耗因數(shù)的在線監(jiān)測方式。在對多條電路的電纜做tanδ巡回監(jiān)測過程中，通過比較各電纜上所得到的電流信息和從母線的電壓互感器處獲得的電流信息的相對位置，即可完成對全部電纜的損耗因數(shù)的測定。但是由于介質(zhì)損耗因數(shù)法反映的是電力設(shè)施或者電纜絕緣的整體性缺陷，在一個較大的電路系統(tǒng)中，某處個別較為集中的缺陷并不會造成tanδ值的明顯變化。

2.4局部放電法

在絕緣材料的內(nèi)部出現(xiàn)區(qū)域性放電的情況時，在放電點的位置會出現(xiàn)物理現(xiàn)象，包括電現(xiàn)象和非電現(xiàn)象。其中電現(xiàn)象包括電磁波、電脈沖及其反射以及介質(zhì)損耗明顯提高等，非電現(xiàn)象包括紅外光、聲、熱等。電力電纜的區(qū)域性放電量和絕緣材料狀況息息相關(guān)，區(qū)域性放電量變化表示電纜絕緣可能存在造成電纜故障的缺陷。

2.5低頻疊加法

低頻疊加法的使用是為了減少直流微電流監(jiān)測的問題，該方法通過將7.5赫茲、20V左右的電壓以在線疊加的方式接到電纜絕緣上，再在電纜接地線中接入監(jiān)測裝置，從而得到對應(yīng)的絕緣電阻的準確數(shù)值。使用低頻疊加法需要專門的7.5赫茲低頻電源。

2.6交流疊加法

此種方法可理解為在屏蔽線上疊加偶數(shù)倍工頻為1赫茲的交流電壓信號，其產(chǎn)生1赫茲的劣化信號可以體現(xiàn)其絕緣的性能，如果電纜主絕緣性能比較好，那么測得的交流損失電流約為10mA。由于交流電壓疊加法測量的是1赫茲的劣化信號，因此測量的準確度較高。同時可以在電纜接地線處疊加電壓，操作簡便。但是因為該方法屬于新型檢測方法，可利用的監(jiān)測數(shù)據(jù)不夠豐富，所以對交聯(lián)聚乙烯電纜劣化的判斷依據(jù)不好確定。

2.7接地線電流法

在交聯(lián)聚乙烯電纜的絕緣老化的過程中，總電容量會發(fā)生改變，其主要表現(xiàn)為電容量增加，從而導(dǎo)致接地線電流的增加。除此之外，加速老化實驗還證明了交流擊穿電壓和接地線電流增量△Ig的相關(guān)性極強。因此通過在線檢測電纜接地線電容電流的增量△Ig的方法用來評估絕緣的老化情況，即為接地線電流法。

3結(jié)語

本文主要對當前電力電纜的絕緣在線監(jiān)測的主要方法進行了介紹，并對每種檢測方法的優(yōu)缺點進行了說明。在電力電纜絕緣性檢測的過程中，由于在線監(jiān)測的方法在處于不斷的研究和調(diào)試的過程中，因此目前常常使用離線、在線相結(jié)合的方法對其進行檢測。總而言之，在線監(jiān)測絕緣的技術(shù)由于其優(yōu)勢，將在未來得到廣泛的應(yīng)用。

參考文獻

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