電力電纜絕緣缺陷檢測方法的研究

陳軍 彭鐵栓 張瀚 唐東輝 王楷

（內(nèi)蒙古電力（集團）有限責(zé)任公司薛家灣供電公司市區(qū)供電分公司，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 010399）

0.引言

電力電纜是電力系統(tǒng)中較為重要的組成部分，也是保證居民用戶電力使用運輸?shù)年P(guān)鍵所在，一旦電力電纜出現(xiàn)問題，那么將會使得部分地區(qū)的居民用戶以及企業(yè)等都處于無法正常工作生活的狀態(tài)，將會嚴(yán)重影響到該地區(qū)經(jīng)濟的增長發(fā)展，因此電力相關(guān)行業(yè)對于電力電纜絕緣缺陷檢測方法也有了更多的應(yīng)用與研究。

電力電纜在經(jīng)過一段時間的使用之后經(jīng)常會發(fā)生絕緣老化的現(xiàn)象，因此便需要檢測人員時刻對電力電纜進行維護保養(yǎng)，而且在電力電纜出現(xiàn)問題時也需要檢測人員通過不同的檢測方法快速診斷出故障位置，并進行相應(yīng)的維修，以保證電力電纜的正常運行。

1.電力電纜絕緣老化原因分析

能夠造成電力電纜出現(xiàn)絕緣老化問題的因素有很多，其中最主要的原因便是外力損傷，如若在電力電纜安裝過程中便沒有做到規(guī)范施工，那么該電力電纜在日后的使用過程中將會存在著較大的安全隱患，使用壽命也會存在一定的局限性[1]。除了安裝不規(guī)范以外，電力電纜絕緣老化也會受到其他諸多因素的影響，比如電力電纜絕緣受潮、遭受化學(xué)腐蝕等其他相關(guān)因素，只有保證了電力電纜的絕對安全性，才能夠保證其作用的完全發(fā)揮。

1.1 絕緣受潮

若電力電纜安裝在潮濕地帶，且電力電纜的接頭質(zhì)量不過關(guān)的話，很容易造成水蒸氣通過接頭進入電力電纜內(nèi)部的現(xiàn)象發(fā)生，這樣的話電力電纜經(jīng)過長時間的內(nèi)外潮濕條件影響之下，其絕緣強度將會被大幅度減弱，這時便可能會發(fā)生電力電纜漏電或者其他電纜故障問題，不僅會對電力電纜本身造成一定程度上的影響，對周圍路過的路人甚至是附近的導(dǎo)電物品都存在著較大的安全的隱患，甚至最終可能會引發(fā)無法估量的后果。

1.2 化學(xué)腐蝕

電力電纜絕緣老化也可能是由于化學(xué)腐蝕的原因造成的，因為很多電力電纜都是直接埋在地底的，如若該地區(qū)的地質(zhì)存在酸堿作用的話，將會在一段時間過后使得電力電纜外表的鎧裝、鉛皮或者是外護層被腐蝕掉，這樣的話被化學(xué)腐蝕掉外皮的電力電纜絕緣功能則會大幅度下降，從而引發(fā)電力電纜出現(xiàn)漏電甚至是直接短路等線路故障。

1.3 長時間超負(fù)荷運行

電力電纜在經(jīng)過長時間的運行之后也會發(fā)生絕緣性能減弱的現(xiàn)象，一方面可能是因為使用年限過長的原因，電力電纜長時間地進行電流運行，會隨著時間的推移不斷的損耗自身的各方面性能，使用年限過長的話便會發(fā)生電力電纜絕緣性能缺失的問題；另一方面則可能是電纜超負(fù)荷運行造成的，由于電纜的熱效應(yīng)，負(fù)載電流通過電纜時必然會導(dǎo)致其發(fā)熱，同時電荷的集膚效應(yīng)以及鋼凱的渦流損耗、絕緣介質(zhì)損耗也會產(chǎn)生附加熱量，從而會使得電力電纜的溫度升高。在經(jīng)過長時間的超負(fù)荷運行之后，電力電纜便會因為過高的溫度而發(fā)生絕緣性能減弱的現(xiàn)象，如若還有其他因素影響的話，電力電纜的絕緣薄弱處甚至還會被擊破，從而引起電力電纜故障的發(fā)生。

1.4 電纜接頭故障

電纜接頭是整個電力電纜中最為脆弱的地方，一方面是因為其結(jié)構(gòu)構(gòu)造的原因，不像電力電纜線路一樣呈全封閉狀態(tài)；另一方面則是因為電纜接頭會經(jīng)常性地拔開檢查而后在插上，這樣的話也會對街頭的性能造成一定程度上的損傷。除此之外，還可能因為工作人員操作不當(dāng)而引起電纜接頭出現(xiàn)故障的現(xiàn)象發(fā)生，不管是接頭壓接不緊，還是其他的一些連接不當(dāng)因素都可能會導(dǎo)致電纜接頭的絕緣性能發(fā)生變化，最終導(dǎo)致連帶電力電纜絕緣性能也同樣發(fā)生問題，直至發(fā)生電路故障。

1.5 環(huán)境和溫度等其他因素的影響

電力電纜所處位置的環(huán)境、溫度等其他因素也可能是造成其絕緣性能缺陷的原因，一方面可能會因為電力電纜如若長時間遭受暴曬、雨淋等自然環(huán)境影響，其本身將會在冷熱交換間不斷地對自身絕緣外層造成磨損現(xiàn)象，久而久之便會使得電力電纜絕緣性能缺失；另一方面則可能會因為磁力、外力等機械力的作用，電力電纜局部部位被不斷影響，從而引發(fā)樹脂化放電現(xiàn)象，造成局部絕緣性能缺失，最終會使得電力電纜該絕緣部位被擊穿。

2.不帶電檢測電力電纜絕緣缺陷的方法

檢測電力電纜絕緣缺陷的方法有很多種，根據(jù)帶電和不帶電2種情況能夠?qū)⑵浞譃閮纱箢惖牟煌瑱z測方法，這些方法有些是已經(jīng)被淘汰掉的，還有一些是正在使用但仍存在著一定缺陷的，只有通過不同檢測方法之間的相互比對，才能夠更好地實現(xiàn)電力電纜絕緣缺陷的檢測[2]。

2.1 電橋法及低壓脈沖反射法

電橋法也就是回路電橋平衡法，其主要是根據(jù)故障電力電纜長度與電阻呈線性關(guān)系的工作原理，將直流電橋改接成便于測量電纜一相或者兩相低阻抗接地的方法。電橋法是一種傳統(tǒng)的電力電纜絕緣缺陷檢測方法，其因為性能作用的原因經(jīng)常被應(yīng)用于發(fā)生低阻故障的電力電纜之中，且也能夠取得較為良好的應(yīng)用效果，不過電橋法也存在著一定程度上的使用局限性，其只適用于存在一處絕緣缺陷故障的電力電纜線路中，如若電力電纜出現(xiàn)多處故障則無法使用，除此之外其也不適合應(yīng)用于發(fā)生低阻故障以外其他絕緣故障的電力電纜線路中，因為若是應(yīng)用在高阻力故障等其他絕緣缺陷問題的電力電纜的話將會嚴(yán)重影響到電橋法的最終判斷結(jié)果，使得電橋法的檢測結(jié)果無法得到保證，從而甚至可能會因為檢測結(jié)果不準(zhǔn)確的原因引發(fā)更加嚴(yán)重的后果。

低壓脈沖反射法也是一種電力電纜絕緣缺陷檢測方法，其主要是利用脈沖信號在電力電纜線路中傳播時遇到波阻抗不匹配點產(chǎn)生電磁波反射的原理，由示波器上測的脈沖波反射時間和電纜波速，從而達到確定電力電纜故障點距離的目的。不過低壓脈反射法在應(yīng)用過程中也存在著一定的問題，一方面是其檢測結(jié)果會受到諸多方面因素的影響，不管是電纜接頭還是金屬管道等都可能會引起脈沖波的反射，這時便需要檢測人員根據(jù)具體情況進行排除確定電力電纜故障位置；另一方面則是低壓脈沖反射法的應(yīng)用范圍也存在著一定的局限性，而且長時間應(yīng)用該檢測方法對電力電纜本身也有著一些不良影響，不利于電力電纜更好地進行服務(wù)，因此該檢測技術(shù)目前已經(jīng)很少有檢測人員進行使用。

2.2 高壓直流閃測法和沖擊閃測法

高壓直流閃測法和沖擊閃測法是現(xiàn)階段在電力電纜絕緣缺陷檢測最常用的方法，一般被應(yīng)用于檢測電力電纜的間隙故障和高阻故障，而且均有著較為良好的應(yīng)用效果，根據(jù)檢測方法利用介質(zhì)種類的不同能夠?qū)⒏邏褐绷鏖W測法和沖擊閃測法全部分為電流閃測法和電壓閃測法2種，電流閃測法便是以電流為媒介的一種電力電纜絕緣缺陷檢測方法，電壓閃測法則是以電壓為媒介的電力電纜絕緣缺陷檢測方法，2種不同媒介的檢測方法都有著自身各自的優(yōu)勢與特點，同時也都存在著一些不足之處。

電壓閃測法通過電力電纜中的高壓的穩(wěn)定變換來對出現(xiàn)絕緣缺陷的故障的地方進行判斷，而且該檢測方法也不會受到其他因素的影響，只是根據(jù)電壓狀況的不同來進行具體的判斷分析，一般情況下高壓閃測法的檢測結(jié)果也具有極高的精準(zhǔn)性，不過電壓閃測法也存在著一些不足之處，一方面是其測試方法步驟比較復(fù)雜，對檢測人員的專業(yè)素養(yǎng)要求比較高；另一方面則是其因為需要接入電力電纜中進行檢測的原因，存在著較大的危險系數(shù)，如若電壓泄露，則可能會對檢測人員造成較為嚴(yán)重的威脅；而電流閃測法則沒有電壓閃測法那么繁瑣的測試步驟，電流閃測法在電力電纜絕緣缺陷檢測過程中操作較為簡單，檢測人員比較容易上手，但是其檢測結(jié)果卻會受到電力電纜線路中其他雜亂電流的影響，不能夠精準(zhǔn)判斷出發(fā)生故障的線路位置，需要檢測人員根據(jù)實際情況進行具體的判斷才能夠分析出故障所在位置，存在著一定的局限性。

2.3 二次脈沖法

二次脈沖法是一種較為先進的電力電纜絕緣缺陷檢測方法，其先進之處在于使現(xiàn)場測得的故障波形得到較大程度上的簡化，將傳統(tǒng)復(fù)雜的高壓沖擊閃絡(luò)波形變?yōu)榱朔浅Ｈ菀着凶x的類似于低壓脈沖法的短路故障波形。二次脈沖法能夠被應(yīng)用于高阻泄露故障、閃絡(luò)性故障、低阻接地以及斷路故障等多種絕緣缺陷問題的電力電纜線路檢測中，而且該檢測方法對檢測人員也沒有過多的技術(shù)以及其他方面的要求，只要檢測人員會使用便能夠根據(jù)該檢測方法較大精準(zhǔn)度的檢測出電力電纜中發(fā)生故障的位置。

二次脈沖法的出現(xiàn)是電力電纜絕緣缺陷檢測行業(yè)中技術(shù)的一種革新，對于相關(guān)行業(yè)的發(fā)展有著極其重要的推動作用，通過二次脈沖法對出現(xiàn)絕緣缺陷故障的電力電纜線路進行測試，一次脈沖遇到高阻便會折返回來，而后發(fā)出二次脈沖，若二次脈沖突破高阻地帶的話則該地方可能只是一次脈沖的一種誤判，而如若兩次脈沖都被阻隔到同一地帶，那么二次脈沖法相關(guān)設(shè)備便會通過對兩次脈沖的相關(guān)信息記錄，來判斷出該高阻地帶的具體位置，從而達到清楚判斷電力電纜故障具體為位置的目的。二次脈沖法極為簡單的操作方式以及擁有較大精準(zhǔn)程度的檢測結(jié)果都意味著該技術(shù)在未來的電力市場中廣闊地應(yīng)用市場和發(fā)展前景，而且該技術(shù)也能夠在最大程度上保證檢測人員的安全，是眾多檢測人員首選的電力電纜絕緣缺陷檢測方法之一。

3.帶電檢測電力電纜絕緣缺陷的方法

除了一些電力電纜突發(fā)故障以外，大多數(shù)檢測人員都會采用帶電的檢測方式來進行電力電纜絕緣缺陷的檢測，因此帶電檢測電力電纜絕緣缺陷的方法種類會比較多一些，如交流電疊加法、電容耦合法、方向耦合法、電磁耦合法以及泄漏電流試驗法等都是帶電檢測電力電纜絕緣缺陷的方法[3]。

3.1 交流電疊加法

交流電疊加法指的是檢測人員使用交流發(fā)電機在電力電纜絕緣層的外面釋放交流電，在交流電疊加到一定數(shù)值以后，通過觀察電力電纜絕緣層反映出來的信號強度等各個方面的數(shù)據(jù)來判斷該段電力電纜是否存在絕緣缺陷，也可以根據(jù)絕緣層反映數(shù)據(jù)的具體情況來分析出該電力電纜的老化程度，從而做好相應(yīng)的提前預(yù)防或者維護保養(yǎng)等相關(guān)措施，用來達到加強電力電纜使用年限和提升其安全性能的目的。

交流電疊加法雖然有著較為精準(zhǔn)的應(yīng)用效果，但是其應(yīng)用范圍也存在著一定的局限性，只適合用于對固定一段電力電纜距離的絕緣缺陷檢測，不過其便捷的檢測操作步驟以及影響因素較小的應(yīng)用性能也使得該檢測方法非常受到檢測人員的喜愛，不僅能夠有助于提高檢測人員檢測電力電纜絕緣缺陷的效率，在一定程度上還能夠在保證檢測結(jié)果準(zhǔn)確率的同時減少檢測人員的工作量。

3.2 電容耦合法

電容耦合法也是帶電檢測電力電纜絕緣缺陷方法的一種，不過該檢測方法的步驟較為復(fù)雜，對檢測人員也有著較高專業(yè)素養(yǎng)的要求，一方面是因為電容耦合法需要先將電力電纜固定到某一位置，而后在通過電容耦合器與電纜電機之間的交流來對電力電纜的絕緣性能進行檢測，檢測人員必須熟悉掌握該方法的每一步驟，才能夠達到實現(xiàn)檢測電力電纜絕緣缺陷的目的；另一方面則是因為電容耦合器所使用的電流量以及在檢測電力電纜過程中促發(fā)的電流量都是較大的，對于檢測人員有著較大的威脅，一旦發(fā)生漏電、短路等其他故障時極有可能嚴(yán)重威脅到檢測人員的生命安全。

3.3 方向耦合法

方向耦合法指的是一種檢測人員通過使用方向合器來對電力電纜絕緣缺陷進行檢測的方法，使用該方法的話首先需要將電力電纜的半導(dǎo)體層和金屬屏蔽層分隔開來，而后在通過使用方向合器來對該電力電纜線路段進行絕緣性能的測試。不過方向耦合法在所有電力電纜絕緣缺陷檢測方法中屬于不經(jīng)常使用的那一種，因為其雖然有著較為便捷且成本較低的檢測優(yōu)勢，但是卻無法保證檢測結(jié)果的可靠性，相比其他類型的檢測方法方向耦合法的檢測結(jié)果精準(zhǔn)度則要相對低一些。

3.4 電磁耦合法

電磁耦合法是一種較為復(fù)雜但檢測結(jié)果精準(zhǔn)度較高的電力電纜絕緣缺陷檢測方法，一方面是因為使用該方法的檢測人員需要利用金屬和電纜屏蔽層對電纜相關(guān)信號進行屏蔽，這個步驟較為復(fù)雜，不僅需要將電纜外層剖開，還需要進行精準(zhǔn)位置的安裝；另一方面則是因為在進行電磁耦合法檢測電力電纜絕緣缺陷時，需要使電力電纜處于不通電的狀態(tài)，這樣的話在一定程度上會給該地區(qū)造成一些不必要的困擾。

3.5 泄漏電流試驗法

泄漏電流試驗法指的是通過對電力電纜表面釋放電流來判斷電力電纜是否存在絕緣缺陷的一種檢測方法，若電力電纜是完好無損的，那么流經(jīng)表面的電流將較為穩(wěn)定，不會發(fā)生太大的變動；而若電力電纜存在著絕緣缺陷，那么流經(jīng)該段電纜的電流將發(fā)生一定幅度的變動，檢測人員隨后便可以根據(jù)電流變動判斷出絕緣缺陷位置。

4.結(jié)語

能夠檢測電力電纜絕緣缺陷的方法有很多種，而且每一種都有著其自身的特點與優(yōu)勢，在不同的電力電纜絕緣缺陷問題檢測情況下，檢測人員應(yīng)該根據(jù)實際情況來選擇對應(yīng)得更加合適的檢測方法進行檢測，這樣既能夠保證檢測效率，又能夠保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，能夠從根本上提高解決電力電纜絕緣缺陷問題的可能性。

隨著社會的快速發(fā)展，各種技術(shù)也是處于高速發(fā)展?fàn)顟B(tài)之中，同樣電力相關(guān)企業(yè)對于電力電纜絕緣缺陷檢測技術(shù)也是有著不同的看法，越是先進便捷成熟的技術(shù)在未來的相關(guān)市場內(nèi)越能夠占據(jù)到更多的應(yīng)用比例，各種相關(guān)技術(shù)只有保證自身的不斷革新，才能夠在面臨越來越多困難和挑戰(zhàn)的前提下脫穎而出，從而滿足越來越多相關(guān)電力電纜的應(yīng)用需求。