浅析电缆绝缘老化机理及诊断方法

浅析电缆绝缘老化机理及诊断方法

李杨杰

（国网厦门供电公司厦门市思明区361002）

摘要：电力电缆作为主要的电力输送介质，是我国电网的重要组成部分，电缆在使用过程中，由于光照、水分或者其他外力因素会造成电缆的绝缘老化，造成电力故障或者系统瘫痪，给人们的生活、工业的正常运行带来了极大的危害。本文旨在分析了电缆绝缘老化的机理及表现形式，同时也阐述了一些电缆绝缘老化的诊断方法。

关键词：电缆；绝缘老化；诊断

随着我国经济的不断发展，对于电力的需求越来越旺盛，电力资源可以称为是国民经济的心脏，电缆就是心脏的主动脉，可以说电缆在电力传输中发挥了重要的作用。但是随着电缆的大量使用，电缆的问题不断地出现，据研究表明，电缆出现故障的原因60%-80%是由于电缆绝缘老化所引起的，电缆绝缘成因多种多样，其中主要可以分为热老化、电气老化、水老化、机械老化等等几种，电缆绝缘老化会造成各种各样的电力故障，因此对电缆绝缘老化机理的研究是非常有必要的，并且本文还提出了一些电缆绝缘老化的检测方法。

一、电缆绝缘老化的成因

1.1热老化

在电缆的正常使用中，电缆的温度不得高于90摄氏度，一旦温度过高，会造成绝缘材料易于与空气中的氧发生氧化反应，造成绝缘材料的老化，使得电气特性降低。温度的来源主要是外界环境温度和本身在电力输送阶段由于电缆的电阻产生的热量，当温度升高时绝缘材料的化学性质变得更加活泼，极易发生氧化反应，同时，温度的升高也会使得绝缘材料的内部化学键的不稳定，造成本身材料的分解，加速绝缘老化的进程，温度增加也会使绝缘材料的物理性质发生变化，使得材料的伸长率增大、拉伸强度降低，造成绝缘材料的机械性能降低。

1.2电气老化

电气老化是指在电力的长期输送过程中，在外界电场的作用下，会使得电缆质量降低，在有可能出现电缆破裂的地方，会产生局部的放电，局部放电一方面提升了电缆的温度，加速了绝缘材料老化，另一方面，会产生一定的场强，在场强的作用下，电子数量急剧增加，从而产生电击穿现象，破坏了绝缘材料。

1.3机械老化

机械老化是指在电缆的生产、安装、运输过程中，由于外力引起的老化。当在安装过程中，电缆遭到了超过限度的折弯、拉伸都会对绝缘材料产生破坏，除了这种在人为上的机械外力，还有一部分是由于其他因素引起的机械老化，在一些恶劣环境中布置电缆时，外界环境温差比较大，由于电缆热胀冷缩的特性，会造成对绝缘材料的拉伸和压缩现象，长此以往，会造成电缆绝缘材料产生细小的裂纹，造成绝缘材料的失效、老化。

1.4水老化

水老化是电缆老化的一种常见现象，在电缆的使用过程中，电缆的周围会产生一定的电场，由于空气中含有一定的水分，在电场和水分的双重作用下，绝缘材料会产生电场分布不均匀的现象，在电场集中地位置会产生树枝化，一般被称为水树枝，水树枝在电缆中会造成局部应力的提高，造成电缆绝缘材的损坏。

1.5环境老化

电缆的使用环境非常复杂，在一些场所中，由于环境中污染物的影响，例如油污、化学腐蚀品等会对电缆绝缘物质造成腐蚀，造成电缆绝缘材料老化，特别是在一些化学工厂中，要更加注意电缆的防腐工作。同时，在地下电缆中，由于土壤的酸碱度的影响也会加速绝缘材料的老化，地下的微生物促进有机物质发生化学反应，产生一系列的对绝缘材料有害物质，也会加速电缆绝缘老化。

二、电缆绝缘老化的诊断方法

2.1根据测量电阻和泄露电流的诊断方法

电缆绝缘材料的电阻非常大，因此才能起到一定的绝缘作用，电阻一般应在200欧姆/千米以上，所以我们可以根据通过在电缆上施加直流电压的方法来测量绝缘材料的电阻，当发现电阻过小时或者泄漏电流比较大的时候就可以判断绝缘材料发生老化，但是在实际操作中要注意避免施加电压太高，以免造成对电缆性能的破坏。

2.2耐压测试法

采用超低频耐压的测试方法能够有效的发现电缆介质的进潮和水树枝缺陷，这种方法可以作为电缆的预防性测试方法。在做测试时时，将测试电压加载到电缆的两端，并设置仪器来测量电缆的漏电量，在保持电压一段时间后，如果漏电量保持在规定的范围内的话，就说明绝缘材料没有发生老化现象，但是超低频电压测试设备的一般输出电压不高，一般只适用于城市电缆的耐电压测试。

2.3微直流分量法

在电缆的使用过程中，可以通过微直流分量法来测量电缆绝缘物质的水树枝现象，因为在绝缘物质中产生水树枝现象后会引起电场和电流产生变化，利用该变化的电流和接地回路感应的微直流分量，通过低通滤波器的处理，然后将信号传输给测定装置，通过测定装置来判断微直流分量的大小和极性，来判断电缆绝缘物质的老化程度，并且还可以判断出水树枝的种类。微直流分量法属于一种在线检测技术，在检测的时候不影响电缆的正常使用，在实际的测试中，测试处在屏蔽带和接地极之间，不触及高压，保证了一定的安全性，但是这样的测试方法一般适用于电缆绝缘外层电阻比较高的情况。

三、结语

在我国电力输送系统中，电缆占据的重要的位置，电缆绝缘老化一直是一个非常重要的问题，本文对电缆绝缘老化的成因及机理做出了一定的探讨，绝缘材料老化的成因多种多样，在实际的使用过程中一方面要注重电缆安装使用规范，线路尽量避开恶劣的环境区域。另一方面在电缆的维护过程中要定期的对电缆进行监测，未来应该多多研究电缆绝缘老化的在线监测方法，这样可以减少很大的财力损失。在监测过程中一旦发生绝缘老化问题，要及时的处理，防止严重事故的发生。

参考文献：

[1]蒋萍.电线电缆绝缘老化机理及其表现形式研究[J].山东工业技术,2013(10):231-232.

[2]郭雷,雷国福.交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘老化问题探析[J].中国科技信息,2008(21):152-153.

[3]肖林华.电缆绝缘老化的诊断技术[J].价值工程,2012,31(13):37.

[4]林俊.交联聚乙烯电力电缆绝缘老化机理及在线监测探讨[J].中国高新技术企业,2008(18):113+115.

作者简介：

李杨杰（1986-06），男，汉族，籍贯：福建省泉州市，当前职务：配电运维一班班长，当前职称：工程师，学历：研究生，研究方向：电缆运行及绝缘