电力电缆绝缘性能的检测方法分析

电力电缆绝缘性能的检测方法分析

洪静

（浙江华电器材检测研究所有限公司（国家电力器材产品安全性能质量监督检验中心）浙江杭州310015）

摘要：随着社会的发展，各行各业对电能的需求量不断增大，由于电力电缆具有运行可靠、易于布局等优点，因此它的使用范围越来越广，而在实际使用电缆时，很多电缆都在地下埋设，特别是在城市或一些特殊地段。文章对电力电缆故障原因分析及检测方法进行了研究。

关键词：电力；电缆；绝缘性能；检测

1.电缆故障的形成及故障类型

1.1电缆故障的形成。

施工破坏。因为对路面进行机械施工，以及在路面下对管道进行铺设，是电缆损坏的罪魁祸首。而这些损坏中只有20％能引起输电保护装置直观发现故障点，从而产生保护动作。但是余下的80％故障不会引起保护动作，这样随着时间的推移，潮气侵入会使破坏部位发展到铅皮穿孔，甚至造成损伤部位彻底崩溃形成故障。

中间电缆头制作工艺差。此类故障也是电缆故障的重要组成部分。现在电缆头联接多采用热缩材料，而许多商家为了降低制造成本，而采用较差质量的、烘烤不匀或烘烤过度的热缩材料，造成绝缘材料热缩不紧密或热熔过度，从而降低本体绝缘强度，导致了隐患的发生。

除此之外，在炎热的夏季，长期过负荷使用以及电缆老化。电腐蚀、化学腐蚀、电缆质量差等问题，都会造成电缆薄弱处和对接头被击穿。

1.2电缆故障类型。

高阻故障。一般情况下，电缆的绝缘电阻大于电缆的特性阻抗，当温度较高时，电缆发生故障，电阻变大。故障阻抗大于100Ω时，即为高阻故障。高阻故障的判定可以用数字式万用表或兆欧表来判定。

接地故障。又称短路故障，当电流过大或线路不稳时，电缆的电阻突然变小，故障点的实际测量阻抗变为0或小于10Ω以下的情况。接地故障可直接使用数字万用表进行测量。

相间短路。这是低压电缆中的常有故障，故障的表现形式是，测量时表现为相间电阻为0或很小，可用万用表或兆欧表直接测出，用低压脉冲也可直接看到测量波形出现反向回波。

开路故障。此类型故障多发生在电缆正常运行时，突然的断电或电流过大造成电缆过流烧断、开路，测量时可能会出现短路或高阻故障现象。

2.电缆故障的形成原因

2.1机械损伤

在敷设电缆时，拉力过大或过度弯曲都有可能损坏绝缘与防护层以及在运输电缆时，外力直接作用于电缆也会误损伤电缆，造成电缆机械损伤。

2.2过负荷运行

电缆长期运行在过负荷状态时，电缆实际温度会明显升高，电缆会出现过热现象，使电缆老化加速，甚至击穿电缆绝缘薄弱部位。

2.3电缆头故障

电缆最常出现故障的部位为电缆中间连接头部位或终端头部位，下面为电缆头故障的具体表现：（1）电缆制作工艺存在问题，致使杂质、气隙混入电缆头内部，这样的电缆在投入运行后，由于受到了强电场的作用，电缆内部杂质会出现游离现象，引发树枝放电，造成电缆故障；（2）电缆接头处的金属屏蔽，不能有效接地，致使电缆接地电阻过大，形成高感应过电压，致使击穿电缆部分绝缘，引发电缆故障。

2.4绝缘受潮

绝缘受潮是我们比较常见的电缆故障，电缆绝缘电阻过低与泄漏电流过大是其具体表现，以下为电缆绝缘受潮的主要原因：（1）电缆中间接头密封不良或终端接头密封不良，造成外部潮气侵入电缆，对电缆绝缘造成破坏；（2）电缆自身质量不合格，在电缆包铅或包铝制造过程中有砂眼或裂纹存在；（3）异物刺穿电缆护套，化学物腐蚀电缆护套或电解物腐蚀电缆护套，致使保护层失去保护功效。

3.电力电缆绝缘在线检测技术

离线检测方法各有其优点，但最大的缺点是不能实时监测，使测量过程自动化、智能化。现有高压电力电缆绝缘在线检测方法主要有：

3.1直流叠加法。直流叠加法通过LC滤波器，将测试回路存在的交流成分滤除，只检测电缆的绝缘层上的微弱直流电流来监测绝缘情况。直流叠加法的主要问题是杂散电流变化大、电缆头表面泄漏电阻低，造成测量误差大。叠加电压法不适用于中性点直接接地的电网。

3.2直流分量法。直流分量法是通过外加交流电压情况下，监测电缆中水树枝放电引起的负电荷漂移而出现的直流分量，监测该分量判断电缆绝缘性能。直流分量法的优点是无需外加的电源、测量安全、简便，无需接触带电部分。但因直流分量较弱，易受外界的杂散电流影响，检测电流容易被干扰淹没。

3.3局部放电法。局部放电量可用于表征电力电缆的绝缘性能，但局放检测技术研究开发难度大，主要原因是；外界强电磁场干扰源很多，依赖硬件技术克服电磁干扰难度大；采集的信号量微弱，易被外界噪声所淹没；滤波器、放大器的使用使采集到的原始波形畸变，易导致误判；电缆绝缘劣化和运行的状态的判据缺乏等缺点。

3.4低频叠加法。低频叠加法需专用的7.5Hz低频电源，判断的标准决定于交流击穿电压和交流绝缘电阻的关系。低频叠加法优点是有较高诊断可靠性，缺点是使用时须注意电缆端部的工作状态，且只依据监测得到的损失电流情况容易得到“绝缘不良”的错误结果。

3.5交流叠加法。交流电压叠加法的优点是其是对1Hz的劣化信号进行检测，检测结果精度高，且抗干扰的能力较强，可从电缆的接地线处进行电压叠加，操作简单方便，一套设备可监测多条电缆。

4.检测电缆故障的方法

4.1电桥法

为电桥法的接线原理图，首先在电缆终端处对电缆的故障相与非故障相短接，然后用单臂电桥在电缆始端对故障相与被短接的非故障相进行连接，最后测量非故障相电阻与故障相故障点之后的电阻，并相加两者（RL0+RL1），用它们的和来比故障相故障点之前电阻（RLX），综合考虑电缆长度，就可把电缆故障点的详细位置计算出来。

简单、方便、高精确度是电桥法的主要优点，电桥法的缺点是在检测高阻故障与闪络性故障时，电桥法不适用，这主要是由于当故障电阻很高时，电桥电流通常都比较小，探测比较困难。另外，应用电桥法进行检测作业时，应事先知道电缆长度，当遇到组成电缆线路的各电缆截面不同时，应先进行换算，然后再进行检测。

4.2低压脉冲反射法

为低压脉冲的具体接线原理图，在电缆故障中注入低压脉冲，基于故障点的阻抗与其他点不匹配，低压脉冲在电缆中传播遇到故障点时，会有反射脉冲出现，依据发射脉冲与反射脉冲实际存在的往返时间差大小与脉冲具体传播速度，便可把故障点的位置计算出来。

由于测量电缆故障的仪器通常都是使用矩形脉冲，而矩形脉冲很容易形成，若在实际测量中，所得的反射脉冲重叠于发射脉冲，这样区分就会很困难，故障点的具体距离也就不能测出，可以说这种检测法具有一定检测盲区。

结语

电力电缆是电网的重要组成部分，承担着运输电力的重要任务，保障了人们的生产生活用电，电力电缆的运行状态影响着许多人，如果发生意外故障，很可能造成严重的经济损失，甚至可能会因为停电造成安全事故，引发更加严重的后果。因此，在电力电缆的使用过程中，要注意日常维护，通过有效的预防措施降低电缆发生故障的可能性；如果产生故障，应该及时检查定位故障点并排除故障，减小电缆故障带来的损失，保障用电质量。

参考文献：

[1]原野，冯成.电力电缆故障的检测及预防[J].中国外资（下半月），2013（02）：218-219.

[2]张瑞喜.分析和思考电力电缆故障的预防及预防检测[J].城市地理，2014（14）：159-159，160.