电线电缆检测技术要点研究

电线电缆检测技术要点研究

毛注钦

湛江市检测技术发展公司   524000

摘要：随着工业和信息技术的快速发展，电线电缆在能源传输和信息传递中的作用日益凸显。电线电缆的可靠性直接影响到整个系统的稳定性和安全性，因此，加强电线电缆的检测技术研究显得尤为重要。本文围绕电线电缆检测技术的关键点进行了深入探讨，从技术原理和方法、检测标准和规范两个方面系统性地概述了电线电缆检测技术的现状和发展趋势。同时，针对电线电缆在使用过程中可能出现的故障类型，本文提出了相应的诊断技术，并通过案例分析，探讨了故障的原因和预防措施。此外，本文还对电线电缆的故障预防和维护策略进行了讨论，供参考。

关键词：电线电缆检测；检测标准；检测规范；故障诊断

引言：电线电缆作为电力系统和信息网络的重要组成部分，其性能的可靠性对于确保电力供应和信息传输的稳定性具有至关重要的作用。随着技术的进步和需求的增长，电线电缆的应用范围不断扩大，但与此同时，其运行环境也更加复杂多变。环境因素、材料老化、机械磨损等多种因素都可能导致电线电缆的性能降低甚至发生故障，从而影响整个系统的安全运行。因此，采用高效可靠的检测技术对电线电缆进行定期检查和故障诊断，对于预防故障发生、保障系统稳定运行具有重要意义。

1.电线电缆检测技术概述

1.1技术原理和方法

现阶段，针对电线电缆的检测技术可以分为如下几种：

（1）基础检测技术。检修人员主要使用万用表等基础检测设备，依据电路流通原理，将检测值与正常值进行比对，判定电线电缆的运行状态[1]。由于此种技术十分基础且得到广泛应用，故本文不再赘述。

（2）热成像技术。热成像技术基于物体表面温度分布的红外辐射测量。对于电线电缆，过热可能是由过载、绝缘破损或接触不良等问题导致。热成像可以揭示这些问题区域的温度异常[2]。考虑到辐射和对流的综合效应，电缆表面的实际温度(Ts)和观测到的红外温度(Tir)之间的关系满足如下数学关系：

（1）

在公式（1）中，表示单位时间内电缆因电流通过产生的热功率（W）；表示单位时间内通过对流方式从电缆表面散失的热功率（W）；表示斯特藩-玻尔兹曼常数（具体取值为(5.67×10-8)W/m²K⁴）；表示环境温度（K）；表示电缆表面的辐射率。其中，计算值时，需要依据牛顿冷却定律，表达式如下：

（2）

在公式（2）中，h表示对流换热系数（W/m²K），A表示电缆表面积（m²）。

结合上述两个方程，可以估算在特定条件下电缆的实际温度，进而评估其健康状况。

（3）声波诊断技术。声波诊断技术利用声波或超声波在介质中传播的特性来探测电缆内部的缺陷。当电缆发生局部放电或有其他缺陷时，会在材料内部产生声波。声波在电缆材料中的传播可以由以下复杂波动方程加以描述：

（3）

在公式（3）中，是位置()在时刻（的声压；（c） 是介质中声波的传播速度；（）是声源函数，描述了声波源的时空分布。该方程的解析或数值解可以提供关于声波如何在电缆中传播的详细信息，从而帮助定位缺陷[3]。实际应用中，通过分析接收到的声波信号的传播时间、振幅和频率特性，可以对电缆内部的缺陷进行诊断。

如表1所示，为基于热成像技术和声波诊断技术检测电线电缆时，可能会得到的一些典型数据。从中可以看到，相关数据提供了对电缆健康状况的直观理解，可以用于判断电缆是否存在缺陷，以及缺陷的大致位置和性质。结合详细的理论分析和计算过程，热成像与声波诊断技术在电线电缆检测领域展现了强大的应用潜力。

表 1 基于热成像技术和声波诊断技术检测电缆电线时可能得到的典型数据

1.2检测标准和规范

电线电缆的检测标准和规范为电缆的设计、制造、安装、检测和维护提供了严格的指导。这些标准确保了电缆产品的安全性和可靠性，同时为检测和评估方法提供了统一的评判基准。在分析电缆检测标准时，应重点考虑电缆绝缘性能和电气特性的评估标准[4]。

（1）绝缘电阻和介电强度的评估标准。标准如IEC 60502-1为电力电缆的绝缘电阻和介电强度测试提供了详细指南。绝缘电阻的测量基于以下标准方程：

（4）

在公式（4）中，()表示绝缘电阻，()表示施加的测试电压，()表示泄漏电流。标准规定了测试电压的值和可接受的绝缘电阻最小值。

介电强度的评估遵循的方程为：

（5）

在公式（5）中，()表示介电强度，()表示电缆在击穿前所能承受的最大电压，()表示绝缘材料的厚度。标准定义了不同类型和等级的电缆所要求的最小介电强度值。

（2）电缆电气特性的评估标准。例如，ASTM D5276规定了对电缆电阻和电容的测量方法和要求。电缆电阻的计算可通过下式进行：

（6）

在公式（6）中，()表示电缆电阻，()表示施加电压，()表示测量电流。这一标准为不同类型电缆设定了电阻的最大允许值。

电缆电容的评估依据电荷存储能力进行，可用以下公式表示：

C=Q/V​（7）

在公式（7）中，(C)表示电容，(Q)表示存储电荷，(V)表示电压。标准中规定了特定条件下电缆电容的测量方法和可接受的范围。

总体来说，电线电缆的检测标准和规范为确保电缆质量、性能和安全性提供了详尽的技术指导。这些标准不仅涵盖了电缆的物理和电气特性，还包括了具体的测试方法、设备要求以及性能指标的评估准则，对于指导电缆的生产、安装和维护工作具有重要意义。

2.电线电缆故障诊断与分析

2.1故障类型及适宜的诊断技术

电线电缆在长期运行过程中可能出现多种故障，根据故障的性质和影响，可将其大致分为物理损伤、电气故障和环境因素引起的故障三类。不同类型的故障需要采用适宜的诊断技术来进行有效的检测和分析。具体来说：

（1）物理损伤。①故障特点。包括电缆外皮破裂、绝缘层损伤、导体断裂等。②适宜诊断技术。外观检查、连续性测试和光纤检测技术。外观检查可以直观发现电缆的物理损伤；连续性测试可以确认电缆中是否存在断线或接触不良的问题；光纤检测技术（如光时域反射仪OTDR）能够精确定位电缆中的物理损伤位置。

（2）电气故障。①故障特点。包括短路、接地故障、绝缘性能下降等。②适宜诊断技术。绝缘电阻测试、介电损耗测试、局部放电测试。绝缘电阻测试能评估电缆绝缘层的整体性能；介电损耗测试可以发现绝缘材料老化或受潮的问题；局部放电测试对于发现电缆内部的绝缘缺陷尤为有效。

（3）环境因素引起的故障。①故障特点。由温度、湿度、化学腐蚀或机械应力引起的故障。②适宜诊断技术。热成像技术、环境监测和应力测试。热成像技术可以检测电缆运行过程中的过热现象；环境监测能够评估外部环境对电缆性能的影响；应力测试有助于评估电缆承受外界机械力的能力。

对于每一类故障，选择合适的诊断技术是至关重要的。准确的故障诊断不仅能够快速定位故障，还能提供故障发生的原因和必要的维护建议。因此，深入理解各种故障类型及其适宜的诊断技术对于保障电线电缆系统的可靠运行具有重要意义。

2.2故障预防和维护策略

电线电缆系统的稳定性和可靠性对于现代电力和通信网络至关重要。因此，采取有效的故障预防和维护策略不仅可以延长电缆寿命，还可以减少意外停机时间，确保电力系统的连续运行和数据传输的稳定性。具体来说：

（1）定期进行电缆检测和评估。系统地进行电缆检测是预防电缆故障的基石。通过绝缘电阻测试、局部放电测试、介电损耗测试等方法，可以有效评估电缆的健康状况。定期进行这些测试可以早期发现潜在问题，如绝缘材料的老化、潮湿或损伤，从而采取相应措施避免故障的发生。应制定详尽的检测计划，包括检测频率、测试方法和评估标准，以确保电缆系统的稳定运行。

（2）环境和机械保护。电缆的外部环境和机械应力是导致故障的常见原因。因此，确保电缆在适宜的环境中运行并受到适当的机械保护至关重要。对于埋地或水下电缆，应采取防水和防腐蚀措施，避免化学物质和水分的侵蚀。同时，应避免电缆在安装和使用过程中受到过度的拉伸、弯曲和压迫，以防止物理损伤。

（3）负载管理和热监控。过载是导致电缆过热和绝缘损坏的主要原因之一。采用智能监控系统，实时监控电缆的负载和温度，可以有效预防因过载或过热导致的故障。在检测到异常情况时，应及时调整负载分配或采取散热措施，以避免电缆损坏。

（4）使用高质量的电缆和配件。电缆和配件的质量直接影响到整个电缆系统的可靠性。选择符合国际标准、具有良好声誉制造商生产的电缆和配件，可以显著降低故障率。此外，应确保电缆的选型适合其应用环境和工作条件，如电压等级、温度范围和化学耐受性。

（5）制定应急响应计划。即使采取了上述预防措施，电缆系统仍可能发生故障。因此，制定有效的应急响应计划对于迅速恢复电缆系统运行至关重要。应急计划应包括故障检测、快速定位、修复流程和通讯协议等内容，确保在发生故障时能够立即采取行动，最小化故障带来的影响。

结语：本文系统性地探讨了电线电缆检测技术的关键要点，包括检测技术的原理、方法、设备及标准规范，并针对电线电缆故障的诊断与分析进行了深入研究。本文通过案例分析，不仅识别了电线电缆故障的常见原因，还提出了有效的预防和维护策略，旨在提高电线电缆的可靠性和安全性。随着新材料、新技术的不断涌现，电线电缆检测技术将迎来更多的发展机遇和挑战。未来的研究应更加注重检测技术的创新和优化，如利用人工智能、大数据分析等现代信息技术提高检测的准确性和效率。此外，加强跨学科交流和合作，将电线电缆检测技术与材料科学、电气工程等相关领域紧密结合，将为电线电缆的安全运行和可持续发展提供更加坚实的技术支撑。

参考文献：

[1]热沙来提·克依木.浅析电线电缆检测方法及其质量控制关键点[A]2022新疆标准化论文集[C].新疆维吾尔自治区标准化研究院,《中国标准化》杂志社有限公司,2022:4.

[2]国家电线电缆质量检验检测中心——构建海上风电电缆检测服务平台引领新能源检测技术发展[J].中国质量监管,2022,(05):64-65.

[3]方盼.低压电线电缆检测手段及质量控制分析[J].产业与科技论坛,2022,21(09):48-49.

[4]吴桂昌.大型建筑中电线电缆绝缘老化前抗张强度检测[J].合成材料老化与应用,2021,50(04):65-67.