XLPE电缆绝缘老化检测研究范文

《电气时代》2014年第五期

一、电力电缆绝缘检测试验

目前，电力系统中对电力电缆绝缘研究主要分为两类，一类是对运行的电缆进行绝缘的现场测试，确定老化程度和缺陷性质；另一类是在实验室对模拟电缆进行人工加速老化试验，以此来评估电缆的使用寿命。

1.交流叠加法在电力电缆的绝缘层金属护套上叠加（2倍工频＋1）Hz的电流，所施加的电源为交流电压，试验中通过检测绝缘层劣化引起的1Hz信号，来判断电缆的绝缘状况，实现对电缆绝缘程度的在线监测。使用的测量原理如图1所示。通过叠加电压对缺陷产生的劣化信号进行在线监测，可以检测1Hz的信号，故交流叠加法检测精确度高，抗干扰能力强。同时由于不接触到电缆的高压端，测量方便，受到外界污秽等影响因素较小。但是，运行中的电缆受到外界的干扰影响却比较大，工频信号较大，不易测得此种微小信号。这也是此种方法的不足之处。

2.电容耦合法将电缆外护套以及金属屏蔽层切开，金属铜环作为电极，用聚丙烯薄膜支撑将其固定在电缆外半导体层上。监测系统中采用的传感器为电容耦合器，模型如图2所示。在工频电压下，由于外半导电层与金属屏蔽层电位接近相等，故圆环电极不会影响电缆的绝缘性能。在高频条件下，可以获得最佳的传感器信噪比，有效检测频带为10～500MHz，灵敏度为3pC。

3.方向耦合法德国柏林的400kVXLPE电缆局部放电在线监测系统是方向耦合法最典型的例子。方向耦合器安装在电缆的半导体层与金属屏蔽套之间，结构如图3所示。其中方向耦合器由一个插在电缆绝缘上的电极板、一个Rogowki线圈和两个终端阻抗组成。一般检测系统将两个方向耦合传感器分别安装在电缆接头的两边，这种方法具有很好的抗干扰能力。此法主要应用于电缆附件的局放检测，但是电缆接头需要预制，不适合在运行中的高压电缆线路中使用。

4.电磁耦合法电磁耦合法的测量回路与被测电缆设备之间没有直接的电气联系，加上拥有结构简单、便于安装、不产生饱和现象和能够很好地抑制噪声的优点，在高压电缆局部放电检测中已经得到广泛的应用。当电缆为网状屏蔽时，因为电磁场并未完全限制在屏蔽层内，可将电磁耦合装置安装于电缆屏蔽层之外，如图4所示。这种方法便于安装，但是灵敏度低。当电缆屏蔽层为金属箔、铅铠或者沟状护套时，电缆电磁信号完全处于电缆屏蔽层之内，电磁耦合装置必须安装在电缆屏蔽层和外半导体之间。

二、联合检测法

1.超声波检测法超声波检测系统通常采用压电换能器材料做成的超声波传感器将声信号成比例地转换成电信号，并应用光纤传输，再经放大后在示波器或峰值表上显示。超声波检测法克服了电磁干扰，不需要停电，操作方便；但目前由于超声波检测传播衰减速度快、能采集的声信号很微弱及灵敏度低等原因受到的关注相对较少。

2.超高频检测装置试验结果表：局部放电的脉冲宽度为ns级，在电缆附件内激发的电磁波的频率可达GHz。超高频检测法的频率范围为300MHz～3GHz，而现场的干扰频率通常小于400MHz。因此，相比其他常规检测方法有更好的抗干扰能力和较高的灵敏度，有利于获取局部放电过程中丰富的电磁波信号，较全面地反映绝缘介质特性和局部放电的物理过程。

3.电缆绝缘联合检测超声波法和超高频法具有特殊的优势，现在将两种检测方法联合起来，运用到电缆绝缘老化检测中，通过试验获得的信号图谱如图5所示。运用超声波和超高频联合检测装置对电缆典型的绝缘故障进行检测，获得了良好的结果。信号图谱清晰，也反映了联合检测运用到现场的可行性。

作者：胡义雄单位：湖南郴州电业局