电力电缆绝缘性检测技术探究

2022-09-11

1 电力电缆绝缘材料的种类及常见故障介绍

1.1 种类及其特性[1]。电缆市场上常见的绝缘材料包括:聚氯乙烯、聚乙烯以及交联聚乙烯等。

(1) 聚氯乙烯, 即平常所说的PVC材质, 具有稳定、耐酸、耐碱、耐腐蚀、耐老化的特点, 它分为软质和硬质, 其中软质广泛应用于电线电缆绝缘层的制造。

(2) 聚乙烯, 简称PE, 是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂, 无毒无害, 耐低温性能优越, 同时能耐大多数酸碱的侵蚀, 电绝缘性能优越。同时, 因聚乙烯的无极性的特点, 所以损耗低、导电强度大, 因此, 一般作为高压电线电缆的绝缘制作材料。

(3) 交联聚乙烯, 英文简称XLPE, 是基于聚乙烯材质研制的一种高级形态。在经过改进后, 它的物理性能以及化学性能与PE材质比较有了大幅度提升, 同时, 耐热等级有了显著的提高。因此, 交联聚乙烯绝缘材质的电线电缆具有聚乙烯绝缘材质电线电缆无法比拟的优点:重量轻、耐热性能好、耐腐蚀、绝缘电阻相对较大等。目前电缆制作时一般都选择这种绝缘材料。

随着科学技术水平日益增强, 要求电缆有更高的输电能力。更多的新型的电缆陆续出现在市场上, 但是目前为止使用最多的还是XLPE电缆。

1.2 常见故障。

电力电缆在电力设备运行过程中, 因为长期的过度使用, 会有绝缘老化甚至绝缘击穿的可能。会导致设备运行过程中突发故障, 直接影响到电力系统的运行安全性, 不利于人民的生产生活。[2]

日本曾对一些电缆事故进行分析。认为水树枝老化是导致电缆现场绝缘性降低或丧失的主要原因。水树枝在电缆绝缘层中是不断生长的, 这种情况一般会在绝缘层已经存在一些问题或者电缆周围有水分的情况下, 电缆至于低压的环境中引发。

除了水树枝这一最主要的原因之外, 还有其他的老化形式混淆在其中, 增加了绝缘老化研究的难度。比如电树、化学树等。

2 国内外检测技术的现状

目前, 停止运行诊断法和在线诊断法是国内外电缆绝缘最主要的方法。

2.1 停止运行诊断法。

我国早期科技不够发达, 检测人员的水平不高, 任务也不是太重, 所以一般采用定期的预防性试验。但是随着我国国民经济的发展, 电缆数量已经远远超过了建国早期。所以停止运行诊断法的预防性试验已经不再适用于如今的经济形势。所以有必要在运行过程中对电缆施行在线监测。

2.2 在线诊断法。

在线诊断方法, 顾名思义, 就是在工作状态, 在实际运行电压下, 利用在线诊断装置随时对电力系统的电缆进行监测。能够及时的发现问题, 真实的反应实时情况, 并且保证生产供电及时。较之停止运行检测法, 降低了工作强度和工作成本, 提高了工作效率。

在线监测方法有很多, 如直流叠加法、直流分量法、低频叠加法等。

2.2.1 直流叠加法。

基于停止运行时对直流漏电流的测试方法, 对电缆的屏蔽层在中的微弱电流值进行监测, 再换算成电阻值, 逐步研发成直流叠加法。

电缆中一旦出现水树枝, 就会引起绝缘电阻值的下降。该方式对阻值比较敏感, 实施过程较之其他方法相对容易。它的弊端在于端部表面泄漏, 使电阻变低, 从而产生较大的测量误差。

2.2.2 直流分量法。

通过测量因水树枝的整流作用导致电缆屏蔽层与导体之间产生的直流电流来判断绝缘性能。性能值由电流的大小来反应。

这种方式的便捷之处在于, 在电缆的低压侧就能完成, 不需要接触高压, 也不需要单独的电源。但是由于该电流值为n A级, 容易受到干扰, 这就要求测量设备的精密性高以及好的测量环境。

2.2.3 低频叠加法。

低频叠加法的精密性比前面两种方法更高, 即使水树还没有贯穿也依然能监测出绝缘性下降。它需要将7.5HZ, 20v的低频电压加到电缆的导体上并在接地端监测出低频电流, 将与电压同相位的有功电流分离出来, 计算出绝缘电阻值。但是在工作中电缆端部装有应力环时, 即使电缆绝缘良好, 交流损失的电流也会比较大, 很有可能做出错误的判断。

针对现有的电力电缆绝缘性检测方法的优缺点, 提出一种新的基于差频法的电力电缆绝缘性检测方法。

3 基于差频法的电力电缆绝缘性在线检测方法

该检测方法的原理是:电缆中一旦含有水树枝, 就会造成电缆绝缘劣化。对劣化的电缆施加两个正弦电压 (这两个电压必须频率相近或者成倍数关系) , 在回路中检测产生的电流信号。

在存在水树枝裂化的电缆中, 绝缘电阻呈现非线性的特征。微裂纹是否导通是影响水树枝电导非线性的最根本的微观原因。

4 结论与展望

在本次课题研究过程中, 通过分析国内外电缆绝缘性检测方法的现状, 比较几种检测方法。认为本文提出的利用差频法对电力电缆绝缘性的在线检测方法更便捷, 结果更准确。具有很强的可操作性。

本文虽然对基于差频法的电力电缆绝缘性在线检测方法做了很强的理论分析, 但是仍需要进一步的实验证明这一理论的可行性。

摘要：电力电缆是电能的重要载体, 在电力系统中运输和分配电能承担着重要地作用。在实际地生产中, 电缆的绝缘性能是否完好, 是影响安全生产的重要因素。所以, 研究电力电缆绝缘性检测技术, 提高绝缘性检测地效率和精准度, 有助于及时发现绝缘缺陷和安全隐患, 保证电网安全可靠的运行。本文首先介绍了电力电缆绝缘材料的特性, 常见故障及成因。并在此基础上分析了国内外检测技术的现状以及不足, 最后介绍了本文探究内容, 即基于差频法的电力电缆绝缘性在线检测方法。

关键词：安全生产,绝缘材料,国内外现状,差频法