电力电缆的试验与状态分析ppt课件

1、丹江口水力发电厂 电力电缆主要由导电线芯、绝缘层和护套组成，将电力电缆分成以下三类，即纸绝缘电力电缆、橡塑绝缘电力电缆聚氯乙烯绝缘电力电缆、交联聚乙烯绝缘电力电缆、乙丙橡皮绝缘电力电缆、电容式充油电缆，它们的预防性实验见表10-1。表10-1 电力电缆预防性实验工程电缆绝缘类型纸绝缘电缆橡塑绝缘电缆充油电缆绝缘电阻测量主绝缘/护套绝缘内衬层绝缘主绝缘直流耐压试验/电缆护套直流耐压试验铜屏蔽层电阻和导体电阻比/交叉互联系统电缆油试验/注注 “表示正常实验工程，表示正常实验工程，“表示不进展该工程实验，表示不进展该工程实验，“表示大修后进展，表示大修后进展，“表示必要时进展。表示必要时进展。一、绝

2、缘电阻丈量一、绝缘电阻丈量 丈量电力电缆的主绝缘电阻可以检查电缆绝缘能否老化、受潮，以及丈量电力电缆的主绝缘电阻可以检查电缆绝缘能否老化、受潮，以及耐压实验中暴显露来的绝缘缺陷。耐压实验中暴显露来的绝缘缺陷。 对对1000V以下的电缆丈量时用以下的电缆丈量时用1000V兆欧表，对兆欧表，对1000V及以上的电缆及以上的电缆用用2500V兆欧表，对兆欧表，对6kV及以上电缆用及以上电缆用5000V兆欧表。兆欧表。 橡塑绝缘电力电缆的绝缘电阻很低时，运用万用表正、反接线分别测橡塑绝缘电力电缆的绝缘电阻很低时，运用万用表正、反接线分别测屏蔽层对铠装、铠装层对地的直流电阻，以检查它们能否受潮。当绝缘确

3、屏蔽层对铠装、铠装层对地的直流电阻，以检查它们能否受潮。当绝缘确实受潮时，应安排检修。实受潮时，应安排检修。 当电缆埋于地下后，丈量钢铠甲对地的绝缘电阻，可检查出外护套有当电缆埋于地下后，丈量钢铠甲对地的绝缘电阻，可检查出外护套有无损伤；同理，丈量铜屏蔽层对钢铠甲间的绝缘电阻也可以检查出内护套无损伤；同理，丈量铜屏蔽层对钢铠甲间的绝缘电阻也可以检查出内护套有无损伤。经过这两项丈量可以判别绝缘能否曾经受潮。当电缆敷设在电有无损伤。经过这两项丈量可以判别绝缘能否曾经受潮。当电缆敷设在电缆沟、隧道支架上时，其外护套的损伤点不在支点处且又未浸泡在水中或缆沟、隧道支架上时，其外护套的损伤点不在支点处且又

4、未浸泡在水中或置于特别潮湿的环境中，那么外护套的操作很难经过丈量绝缘电阻来发现置于特别潮湿的环境中，那么外护套的操作很难经过丈量绝缘电阻来发现，此时丈量铜屏蔽层对钢铠甲的绝缘电阻那么更为重要。此时丈量铜屏蔽层对钢铠甲的绝缘电阻那么更为重要。 电缆终端或套管外表脏污、潮湿对绝缘电阻有较大的影响。除擦拭干电缆终端或套管外表脏污、潮湿对绝缘电阻有较大的影响。除擦拭干净净外，还应加屏蔽环，将屏蔽环接到兆欧表的外，还应加屏蔽环，将屏蔽环接到兆欧表的“屏蔽端子上，当电缆为三屏蔽端子上，当电缆为三芯芯电缆时，可利用非丈量相作为两端屏蔽环的连线，见图电缆时，可利用非丈量相作为两端屏蔽环的连线，见图10-1。l

5、图图 10-1 丈量绝缘电阻时的屏蔽接线丈量绝缘电阻时的屏蔽接线la单芯电缆；单芯电缆；b三芯电缆三芯电缆l 当被测电缆较长时，充电电流很大，因此兆欧表开场指示的数当被测电缆较长时，充电电流很大，因此兆欧表开场指示的数值很小，这并不表示绝缘不良，必需经过较长时间遥测才干得到正值很小，这并不表示绝缘不良，必需经过较长时间遥测才干得到正确的结果。确的结果。l 丈量中假设采用手动兆欧表，那么转速不得低于额定转速的丈量中假设采用手动兆欧表，那么转速不得低于额定转速的80%，且当兆欧表到达额定转速后才干接到被试设备上并记录时间，且当兆欧表到达额定转速后才干接到被试设备上并记录时间，读取，读取15s和和6

6、0s的绝缘电阻值。兆欧表停顿摇动时，更应进展充的绝缘电阻值。兆欧表停顿摇动时，更应进展充分放电，放电时间最少不少于分放电，放电时间最少不少于2min。线路屏蔽接地ABC(a)(b)线路屏蔽接地 二、直流耐压和走漏电流实验二、直流耐压和走漏电流实验 直流耐压实验直流耐压实验 交流电力电缆之所以用直流来进展耐压实验，主要是由于电力电交流电力电缆之所以用直流来进展耐压实验，主要是由于电力电缆具有很大的电容，现场采用大容量实验电源不现实，所以改为直流缆具有很大的电容，现场采用大容量实验电源不现实，所以改为直流耐压实验，以显著减小实验电源的容量。直流耐压实验普通都采用半耐压实验，以显著减小实验电源的容量

7、。直流耐压实验普通都采用半波整流电路，由于电缆电容量较大，故不用加装滤波电容。对于波整流电路，由于电缆电容量较大，故不用加装滤波电容。对于35kV以上的电缆，实验电源采用倍压整流方式。实验中丈量走漏电流的微以上的电缆，实验电源采用倍压整流方式。实验中丈量走漏电流的微安表可接在低电位端，也可接在高电位端。安表可接在低电位端，也可接在高电位端。 通常直流实验所带来的剩余破坏也比交流实验小得多如交流实通常直流实验所带来的剩余破坏也比交流实验小得多如交流实验因部分放电、极化等所引起的损耗比直流时大。直流实验没有交验因部分放电、极化等所引起的损耗比直流时大。直流实验没有交流真实、严厉，串联介质在交流实验

8、中场强分布与其介电常数成反比流真实、严厉，串联介质在交流实验中场强分布与其介电常数成反比，而施加直流时却与其电导率成反比，因此在直流耐压实验时，一是，而施加直流时却与其电导率成反比，因此在直流耐压实验时，一是适当提高实验电压，二是延伸外施电压的时间。正常的电缆绝缘在直适当提高实验电压，二是延伸外施电压的时间。正常的电缆绝缘在直流电压作用下的耐电强度约为流电压作用下的耐电强度约为400600kV/cm，比交流作用下约大一，比交流作用下约大一倍左右，所以直流实验电压大致为交流实验电压的两倍，实验时间普倍左右，所以直流实验电压大致为交流实验电压的两倍，实验时间普通选为通选为510min。普通电缆缺陷

9、在直流耐压实验继续的。普通电缆缺陷在直流耐压实验继续的5min内都能暴内都能暴显露来，显露来，GB5015091规定了最长的继续实验时间为规定了最长的继续实验时间为15min。纸绝缘。纸绝缘电力电缆、橡塑绝缘电力电缆和充油电缆的直流耐压和走漏电流实验电力电缆、橡塑绝缘电力电缆和充油电缆的直流耐压和走漏电流实验电压规范见表电压规范见表10-2。电缆额定电压U0/U纸绝缘电力电缆橡塑绝缘电力电缆充油电缆1.8/31211/3.6/617或2418/6/63025/6/104025/8.7/104737/21/3510563/26/3513078/48/66/144163或17564/110/192

10、225或275127/220/305425或475或510190/330/（直流试验电压/525或590或650290/500/715或775或840表10-2 电力电缆直流耐压和走漏电流实验电压kV上列各表中的U为电缆额定线电压；U0为电缆线芯对地或对金属屏蔽层间的额定电压。 2、走漏电流丈量技术、走漏电流丈量技术 绝缘良好的电缆走漏电流很小，普通只需几到几十微安。由于实验设绝缘良好的电缆走漏电流很小，普通只需几到几十微安。由于实验设备用高压引线等杂散电流的影响，当将微安表接入低电位端丈量时，备用高压引线等杂散电流的影响，当将微安表接入低电位端丈量时，往往使丈量结果不准，有时误差竟到达真实值

11、的几倍到几十倍。往往使丈量结果不准，有时误差竟到达真实值的几倍到几十倍。 在实践丈量中应尽量将微安表接在高电位端的接线，这时对丈量微安在实践丈量中应尽量将微安表接在高电位端的接线，这时对丈量微安 表、引线及电缆两头，应该严厉地屏蔽，对于整盘电缆可以采用如图表、引线及电缆两头，应该严厉地屏蔽，对于整盘电缆可以采用如图10-2所示屏蔽接线方式。这里微安表采用金属屏蔽罩屏蔽，微安表到所示屏蔽接线方式。这里微安表采用金属屏蔽罩屏蔽，微安表到被试品的引线采用金属屏蔽线屏蔽，对电缆两端头那么采用屏蔽帽和被试品的引线采用金属屏蔽线屏蔽，对电缆两端头那么采用屏蔽帽和屏蔽环屏蔽。屏蔽和引线之间只需很小的电位差，

12、所以并不需求很高屏蔽环屏蔽。屏蔽和引线之间只需很小的电位差，所以并不需求很高的绝缘。的绝缘。图 10-2 丈量直流走漏电流时的屏蔽方法1微安表屏蔽罩；2屏蔽线；3端头屏蔽帽；4屏蔽环在现场实验时，由于电缆两头相距很远，无法实现衔接，所以上述方法是在现场实验时，由于电缆两头相距很远，无法实现衔接，所以上述方法是不可行的。有的运转单位采用借用三相电缆中的另一相作为两端屏蔽连线不可行的。有的运转单位采用借用三相电缆中的另一相作为两端屏蔽连线，但由于丈量的走漏电流包含了另一相的走漏电流，且每相均接受两次耐，但由于丈量的走漏电流包含了另一相的走漏电流，且每相均接受两次耐压，因此采用这种方法的等效性值得研

13、讨。压，因此采用这种方法的等效性值得研讨。 普通普通 现场采用两端同时丈量的方法，其接线如图现场采用两端同时丈量的方法，其接线如图10-3所示，即在非高压所示，即在非高压电源端添加一个丈量微安表，同时记录两端的走漏电流值。这时高压电源电源端添加一个丈量微安表，同时记录两端的走漏电流值。这时高压电源端测得的走漏电流包含电缆绝缘的走漏电流、外表走漏电流和杂散电流三端测得的走漏电流包含电缆绝缘的走漏电流、外表走漏电流和杂散电流三部分，而另一端丈量的是外表走漏电流和杂散电流两部分，从而电缆的泄部分，而另一端丈量的是外表走漏电流和杂散电流两部分，从而电缆的泄漏电流为两者的差。漏电流为两者的差。I1A1I

14、2A2直 流 高 压图10-3 两端同时丈量走漏电流的接线 另一种简便有效的方法是在施加电压相和非施加电压相之间放置一个另一种简便有效的方法是在施加电压相和非施加电压相之间放置一个绝缘板，或将绝缘手套套在施加电压的那一相电缆终端上，以改善部分电绝缘板，或将绝缘手套套在施加电压的那一相电缆终端上，以改善部分电场分布，减小电晕的影响。场分布，减小电晕的影响。3、关于交联聚乙烯电缆直流耐压实验的讨论、关于交联聚乙烯电缆直流耐压实验的讨论 交联聚乙烯电缆绝缘直流耐压实验是一个有争议的实验工程，由于交交联聚乙烯电缆绝缘直流耐压实验是一个有争议的实验工程，由于交联聚乙烯绝缘性质非常特殊，进展直流耐压实验能

15、够是不适宜的。主要观联聚乙烯绝缘性质非常特殊，进展直流耐压实验能够是不适宜的。主要观点有：点有：1直流电压对交联聚乙烯绝缘有积累效应，当经过直流耐压实验后，直流电压对交联聚乙烯绝缘有积累效应，当经过直流耐压实验后，将将在电缆绝缘中剩余一定的直流电压，这时将电缆投入运用，大大添加了击在电缆绝缘中剩余一定的直流电压，这时将电缆投入运用，大大添加了击穿的能够。穿的能够。2交联聚乙烯电缆在运转中，在主绝缘交联聚乙烯中逐渐构成水树枝交联聚乙烯电缆在运转中，在主绝缘交联聚乙烯中逐渐构成水树枝、电树枝，这种树枝化老化过程，伴随着整流效应。由于有整流效应的存在电树枝，这种树枝化老化过程，伴随着整流效应。由于有

16、整流效应的存在，致使在直流耐压实验过程中，在水树枝或电树枝端头积聚的电荷难以消，致使在直流耐压实验过程中，在水树枝或电树枝端头积聚的电荷难以消散，并在电缆运转过程中加剧树枝化的过程。散，并在电缆运转过程中加剧树枝化的过程。3由于由于XLPE绝缘电阻很高，以致在直流耐压时所注入的电子不易散逸绝缘电阻很高，以致在直流耐压时所注入的电子不易散逸，它引起电缆中原有的电场发生畸变，因此更易被击穿。，它引起电缆中原有的电场发生畸变，因此更易被击穿。4由于直流电压分布与实践运转电压不同，直流实验合格的电缆，投由于直流电压分布与实践运转电压不同，直流实验合格的电缆，投入入运转后，在正常任务电压作用下也会发生绝

17、缘缺点。运转后，在正常任务电压作用下也会发生绝缘缺点。三、其它实验方法三、其它实验方法(基于电力电缆的吸收过程基于电力电缆的吸收过程,研讨电缆的劣化、老化研讨电缆的劣化、老化) 基于电力电缆的吸收过程的特点，国内外已研讨出几种有一定特点基于电力电缆的吸收过程的特点，国内外已研讨出几种有一定特点的的停电实验方法，如剩余电压法、反向吸收电流法、电位衰减法等，这些停电实验方法，如剩余电压法、反向吸收电流法、电位衰减法等，这些方法在实践运用中获得了较好的效果，有的已与在线检测配合运用方法在实践运用中获得了较好的效果，有的已与在线检测配合运用.1、剩余电压法丈量电缆劣化越严重剩余电压越高、剩余电压法丈量

18、电缆劣化越严重剩余电压越高原理如图原理如图10-4所示。丈量时将开关所示。丈量时将开关K2翻开，翻开，K3打到接打到接地侧，开关地侧，开关K1合向实验电源，使被试电缆充上直流电压。普通可按每毫合向实验电源，使被试电缆充上直流电压。普通可按每毫米绝缘厚度上的电压为米绝缘厚度上的电压为1kV来施加电压。约经来施加电压。约经10min充电后，将充电后，将K1及及K2先先后打到接地侧，经约后打到接地侧，经约10s后翻开后翻开K1、K2，将开关，将开关K3合向实验电源，以测合向实验电源，以测量电缆绝缘上的剩余电压，对量电缆绝缘上的剩余电压，对XLPE电缆测得的剩余电压与其电缆测得的剩余电压与其tan值的

19、相值的相关关性较好。研讨阐明交联聚乙烯电缆不同老化过程阶段其剩余电压明显不性较好。研讨阐明交联聚乙烯电缆不同老化过程阶段其剩余电压明显不同，电缆劣化越严重剩余电压越高。同，电缆劣化越严重剩余电压越高。试 品K 3K 2K 1V图10-4 剩余电压法丈量原理2、反向吸收电流法吸收电荷与电缆交流击穿电压、反向吸收电流法吸收电荷与电缆交流击穿电压U 相关，以此监测相关，以此监测某电缆整体劣化某电缆整体劣化 反向吸收电流法丈量原理如图反向吸收电流法丈量原理如图10-5所示。丈量时先将开关所示。丈量时先将开关K2闭合，闭合，K1打到电源侧，让电缆加上打到电源侧，让电缆加上1kV直流电压直流电压10min

20、，然后将，然后将K1打到接地侧打到接地侧让电缆放电；让电缆放电；3 min后翻开后翻开K2，由电流表丈量反向吸收电流。而，由电流表丈量反向吸收电流。而“吸收电吸收电荷荷Q在这里定义为在这里定义为3min到到33min，30min内电流对时间的积分值。内电流对时间的积分值。图图10-5 反向吸收电流法丈量原理反向吸收电流法丈量原理 图图10-6给出了运转中因老化而退下的给出了运转中因老化而退下的6.6kV XLPE电缆的吸收电荷、电缆的吸收电荷、绝缘电阻及绝缘电阻及tan与该电缆交流击穿电压与该电缆交流击穿电压U的关系，可见其的关系，可见其Q-U的相关性比的相关性比tan-U还要好，而绝缘电阻与

21、还要好，而绝缘电阻与U的相关性最差。由此可见当监测某电缆整的相关性最差。由此可见当监测某电缆整体劣化时，以丈量体劣化时，以丈量Q及及tan为宜。因两者均取决于绝缘的整体特性，而测为宜。因两者均取决于绝缘的整体特性，而测剩余电荷时外界干扰也较小，丈量比较准确。剩余电荷时外界干扰也较小，丈量比较准确。试 样1 0 0 0 VK 1K 2A102030405060102030405010810910101011101210130交 流 击 穿 电 压 (kV)绝缘电阻(欧姆)tg坐标10图10-6 吸收电荷、绝缘电阻、tan和交流击穿电压相关性 电位衰减法电缆绝缘质量下降，那么放电电压下降速度很快

22、电位衰减法是在电缆放电后丈量自放电的电压下降速度，其丈量原理如图10-7所示。实验时先对电缆绝缘充电，再翻开开关K1让它自放电。由于静电电压表的绝缘电阻远高于电缆的绝缘电阻，如电缆绝缘良好，那么自放电很慢；如电缆绝缘质量曾经下降，那么放电电压下降速度很快，如图10-8所示的曲线。(在不运用的情况下，逐渐失去电量的景象叫自 放电 )试样VK1电压充电电压绝缘优良判断电压绝缘不良时间图10-7 自放电法丈量原理 图10-8 自放电电压的下降曲线目前预防性实验中规定的电缆实验工程不多，主要是绝缘电阻丈量和直流耐压实验，它们各有优缺陷，表10-3给出了如今较常见的实验方法的对比。表10-3 常见电缆老

23、化检测方法比较方 法试验电源检测效果存在的问题绝缘电阻测量低压直流可测量绝缘电阻、终端受潮终端表面泄漏的影响直流耐压试验高压直流可测出施工缺陷及绝缘劣化可能引起交联聚乙烯绝缘损伤直流泄漏测量高压直流可测出吸潮、树枝劣化电晕、电源波动的影响局部放电测量交流工频可检测内部气隙、外伤要消除干扰、提高灵敏度超低频、三角波专用电源设计、制造tan?测量交流工频对检测受潮、水树枝有效需要大容量电源超低频高压要消除干扰反向吸收电流高压直流对检测水树枝等有效要消除局部电流或终端脏污残余电压法高压直流对检测水树枝等有效要消除表面泄漏 上述这些方法可以从不同侧面研讨电缆老化情况，具有一定的效果，但对上述这些方法可

24、以从不同侧面研讨电缆老化情况，具有一定的效果，但对于交联聚乙烯电缆于交联聚乙烯电缆(XLPE)普遍以为不适宜进展高压直流实验，所以针对交普遍以为不适宜进展高压直流实验，所以针对交联聚乙烯电缆开展了多种在线检测方法。联聚乙烯电缆开展了多种在线检测方法。一、直流分量法一、直流分量法 由于交联聚乙烯电缆中存在着树枝化水树枝、电树枝绝缘缺陷，它们由于交联聚乙烯电缆中存在着树枝化水树枝、电树枝绝缘缺陷，它们在交流正、负半周表现出不同的电荷注入和中和特性，导致在长时间交流在交流正、负半周表现出不同的电荷注入和中和特性，导致在长时间交流任务电压的反复作用下，水树枝的前端积聚了大量的负电荷，树枝前端所任务电压

25、的反复作用下，水树枝的前端积聚了大量的负电荷，树枝前端所积聚的负电荷逐渐向对方漂移，这种景象称为整流效应。由于积聚的负电荷逐渐向对方漂移，这种景象称为整流效应。由于“整流效应整流效应的作用，流过电缆接地线的交流电流便含有微弱的直流成分，检测出这种的作用，流过电缆接地线的交流电流便含有微弱的直流成分，检测出这种直流成分即可进展劣化诊断。用图直流成分即可进展劣化诊断。用图10-9所示的丈量回路可在交联聚乙烯电所示的丈量回路可在交联聚乙烯电缆系统中，检测到电缆线芯与屏蔽层的电流中极小的直流分量。缆系统中，检测到电缆线芯与屏蔽层的电流中极小的直流分量。保 护装 置 低 通滤 波 器微 电 流测 试 仪

26、 纪 录 仪被 试 电 缆K金 属 屏 蔽负 载配 电 线图10-9 直流分量在线监测回路电树枝:主要是由于绝缘内部放电产生的细微开裂，构成细小的通道，其通道内空，管壁上有放电产生的碳粒痕迹。分枝少而明晰，呈冬天的树枝状。 研讨阐明，水树枝开展得愈长，直流分量也就愈大，而且研讨阐明，水树枝开展得愈长，直流分量也就愈大，而且XLPE电缆的直流分量电流电缆的直流分量电流Idc与其直流走漏电流及交流击穿电压间往与其直流走漏电流及交流击穿电压间往往具有较好的相关性，如图往具有较好的相关性，如图10-10、图、图10-11。在线检测出。在线检测出Idc增增大时，经常阐明水树枝的开展、走漏电流的增大，这样

27、的绝缘劣大时，经常阐明水树枝的开展、走漏电流的增大，这样的绝缘劣化过程会导致交流击穿电压的下降。化过程会导致交流击穿电压的下降。直流泄漏电流I(nA)直 流 成 分 Idc(nA)10-1100101102103104100101102103104图10-10 走漏电流与直流分量的相关性 直流分量法测得的电流极微弱，有时也不大稳定，微小的干扰电流直流分量法测得的电流极微弱，有时也不大稳定，微小的干扰电流就会引起很大误差。研讨阐明，这些干扰主要平自被测电缆的屏蔽就会引起很大误差。研讨阐明，这些干扰主要平自被测电缆的屏蔽层与大地之间的杂散电流，因杂散电流及真实的由水树枝引起的电层与大地之间的杂散电

28、流，因杂散电流及真实的由水树枝引起的电流，均经过直流分量安装，以致呵斥很大误差。可以思索采取旁路流，均经过直流分量安装，以致呵斥很大误差。可以思索采取旁路杂散电流或在杂散电流回路中串入电容将其阻断等方法。杂散电流或在杂散电流回路中串入电容将其阻断等方法。10直流泄漏电流I(nA)直 流 成 分 Idc(nA)20030405060701010101010-10123(35kV)(17kV)(10.35kV)图10-11 交流击穿电压与直流分量的相关性二、直流叠加法二、直流叠加法 直流叠加法的根本原理是在接地的电压互感器的中性点处加进低直流叠加法的根本原理是在接地的电压互感器的中性点处加进低压直

29、流电源通常为压直流电源通常为50V，使该直流电压与施加在电缆绝缘上，使该直流电压与施加在电缆绝缘上的交流电压叠加，从而丈量经过电缆绝缘层的微弱的纳安级直流的交流电压叠加，从而丈量经过电缆绝缘层的微弱的纳安级直流电流或其绝缘电阻，其丈量原理如图电流或其绝缘电阻，其丈量原理如图10-12所示。所示。运行中母线至电缆屏蔽层的 DC泄露电流I(被试电缆)接地电压互感器 E(DC50V)图10-12 直流叠加法丈量原理图三、电缆绝缘tanPT加压，检测电缆外壳接地线上的电流 对电缆绝缘层tan值的在线检测方法，与电容型试品的在线检测tan方法很类似。对多路电缆进展tan巡回检测时，仍常由电压互感器处获取

30、电源电压的相位来进展比较，其原理框图如图10-13所示。 电流互感器 电流互感器 电流互感器被测电缆负电荷切换装置接地电压 互感器测tan仪器CPU警报接点RS232-CLCDRAM键盘图10-13 多路巡回检测tan丈量原理 通常以为，发现集中性的缺陷采用直流分量法较好，由于通常以为，发现集中性的缺陷采用直流分量法较好，由于tan值往往反映值往往反映的是普遍性的缺陷，个别的较集中的缺陷不会引起整根长电缆所测到的的是普遍性的缺陷，个别的较集中的缺陷不会引起整根长电缆所测到的tan值的显著变化。由图值的显著变化。由图10-14可见，电缆绝缘中水树枝的增长会引起可见，电缆绝缘中水树枝的增长会引起t

31、an值的值的增大，但分散性较大。同样，在线测出增大，但分散性较大。同样，在线测出tan值的上升可反映绝缘受潮、劣化值的上升可反映绝缘受潮、劣化等缺陷，交流击穿电压会降低，其间的关系如图等缺陷，交流击穿电压会降低，其间的关系如图10-15的实例所示，同样具的实例所示，同样具有一定的分散性。有一定的分散性。图10-14 水树枝长度与电缆tan的关系 图10-15 电缆tan与长时击穿电压的关系 在对已运转过的在对已运转过的XLPE电缆进展加速老化实验，得出水树枝发生的电缆进展加速老化实验，得出水树枝发生的个数以及最长的水树枝长度与电缆个数以及最长的水树枝长度与电缆tan丈量值的关系，如图丈量值的关

32、系，如图10-16及图及图10-17所示，它们的趋势是明确的，但分散性很大。如将最长的水树枝所示，它们的趋势是明确的，但分散性很大。如将最长的水树枝长度与每单位长度电缆中的树枝数的乘积作为横坐标，那么相关性加强长度与每单位长度电缆中的树枝数的乘积作为横坐标，那么相关性加强，阐明测得的，阐明测得的tan值取决于整体损耗的变化。值取决于整体损耗的变化。1 0- 2水 树 枝 树 ( 个 )tan(%)11 01 021 031 0- 1最 大 长 度 ( m m )tan(%)图10-16 树枝数对tan影响图 10-17 最大树枝长度与tan的关系 四、其他在线检测方法四、其他在线检测方法 对于

33、发现部分缺陷，部分放电检测是很有价值的。常见的电对于发现部分缺陷，部分放电检测是很有价值的。常见的电缆部分放电方法有部分放电检测仪、接地线脉冲电流法、电磁耦合缆部分放电方法有部分放电检测仪、接地线脉冲电流法、电磁耦合法、超声波法等，可以对电缆及其附件进展检测，但由于电缆长、法、超声波法等，可以对电缆及其附件进展检测，但由于电缆长、电容量大，对其进展在线检测时外界干扰的影响非常严重，在现场电容量大，对其进展在线检测时外界干扰的影响非常严重，在现场进展检测时有效分辨率普通为进展检测时有效分辨率普通为1001000pC。 由于交联聚乙烯电缆绝缘电阻很小，在线检测由于交联聚乙烯电缆绝缘电阻很小，在线检

34、测tan易受影响，易受影响，而而tan、击穿电压和电容增量之间有较好的相关性，因此建议改为、击穿电压和电容增量之间有较好的相关性，因此建议改为在线检测流过接地线的电容电流增量的方法。该方法简便易行，只在线检测流过接地线的电容电流增量的方法。该方法简便易行，只需在接地线上套以电流传感器即可实现，但这时另一端电缆终端接需在接地线上套以电流传感器即可实现，但这时另一端电缆终端接地线在丈量时需求暂时断开。地线在丈量时需求暂时断开。 思索到现场丈量时容性电流的影响，日本提出了在电缆线路上思索到现场丈量时容性电流的影响，日本提出了在电缆线路上叠加叠加20V、7.5Hz的低频电压的方法。由于容性电流随频率降

35、低而的低频电压的方法。由于容性电流随频率降低而减少，而阻性电流那么无明显变化，所以易从总电流中将阻性电流减少，而阻性电流那么无明显变化，所以易从总电流中将阻性电流区分出来。同时由于区分出来。同时由于tan=1/CR，频率下降，等值，频率下降，等值tan增大，也易于增大，也易于现场丈量。现场丈量。 表表10-4给出了几种电缆绝缘在线检测方法的比较。经过对几种给出了几种电缆绝缘在线检测方法的比较。经过对几种检测方法的比较，可以选择比较有效的方法。检测方法的比较，可以选择比较有效的方法。表10-4 电缆绝缘在线检测方法的比较图10-18给出了直流分量法、直流叠加法、在线tan法三种方法组成的综合在线

36、检测仪的丈量原理。方 法特 征在线检测特点使用情况直流叠加法测得反映劣化的绝对量,可能监测局部损坏常在中性点PT处叠加以低压直流,宜用于在线检测应用较广泛局部放电法能检测出缺陷处发生的局部放电理论上可在线检测,关键是消除干扰在线检测困难较大法在运行电压下能检测劣化 在线检测仪需要特殊设计应用较多直流分量法直流分量有可能反映劣化的绝对量 因电流小更要排除杂散电流的影响已开始应用分 压 器直流重叠用电抗器熔 丝tan测 定 单 元直 流 成 分测 定 单 元直 流 重 叠测 定 单 元重 叠 电 压外 加 电 源电 流 互感 器 侧计 算 机打 印 机三 相 切 换 装 置另 一 侧 开 关高 压

37、 配 电 线电 源接 地 电 压 互 感器被 测 电 缆图10-18 直流叠加法、直流分量法和tan丈量的结合安装 在电力系统中常将电力电缆按绝缘资料分为：油纸绝缘电缆、橡在电力系统中常将电力电缆按绝缘资料分为：油纸绝缘电缆、橡塑绝缘电缆、充油电缆、充气电缆等。其中油纸绝缘电缆曾经逐渐退出塑绝缘电缆、充油电缆、充气电缆等。其中油纸绝缘电缆曾经逐渐退出运转，橡塑绝缘电缆运用量逐年添加，特别是交联聚乙烯电缆近年来曾运转，橡塑绝缘电缆运用量逐年添加，特别是交联聚乙烯电缆近年来曾经成为中高压输电系统中的主要种类。经成为中高压输电系统中的主要种类。 交联聚乙烯电力电缆由于其电气性能和耐热性能都很好，传输

38、容交联聚乙烯电力电缆由于其电气性能和耐热性能都很好，传输容量较大，构造轻便，易于弯曲，附件接头简单，安装敷设方便，不受高量较大，构造轻便，易于弯曲，附件接头简单，安装敷设方便，不受高度落差的限制，特别是没有漏油和引起火灾的危险，因此遭到用户广泛度落差的限制，特别是没有漏油和引起火灾的危险，因此遭到用户广泛欢迎。欢迎。 引起电缆绝缘缺点的缘由是多方面的，假设电缆的制造质量好引起电缆绝缘缺点的缘由是多方面的，假设电缆的制造质量好包括缆芯绝缘、护层绝缘所用的资料及制造工艺、运转条件适宜包包括缆芯绝缘、护层绝缘所用的资料及制造工艺、运转条件适宜包括负荷、过电压、温度及周围环境等，而且不受外力等要素的破

39、坏，括负荷、过电压、温度及周围环境等，而且不受外力等要素的破坏，那么电缆绝缘的寿命相当长。国内外的运转阅历阐明，制造、敷设良好那么电缆绝缘的寿命相当长。国内外的运转阅历阐明，制造、敷设良好的电缆，运转中的事故大多是由于外力破坏如开掘、挤压而损伤或的电缆，运转中的事故大多是由于外力破坏如开掘、挤压而损伤或地下污水的腐蚀等所引起的。由于电缆资料本身和电缆制造、敷设工程地下污水的腐蚀等所引起的。由于电缆资料本身和电缆制造、敷设工程中不可防止地存在缺陷，受运转中的电、热、化学、环境等因子的影响中不可防止地存在缺陷，受运转中的电、热、化学、环境等因子的影响，电缆的绝缘都会发生不同程度的老化。不同的老化因

40、子，引起的老化，电缆的绝缘都会发生不同程度的老化。不同的老化因子，引起的老化过程及形状也不同。表过程及形状也不同。表10-5给出了交联聚乙烯电缆绝缘老化的缘由和表给出了交联聚乙烯电缆绝缘老化的缘由和表现形状，其中树枝化老化是交联聚乙烯电缆所特有的。所谓水树枝和电现形状，其中树枝化老化是交联聚乙烯电缆所特有的。所谓水树枝和电树枝是指在部分高电场的作用下，绝缘层中水分、杂质等缺陷呈现树枝树枝是指在部分高电场的作用下，绝缘层中水分、杂质等缺陷呈现树枝状生长，最终导致绝缘击穿；所谓化学树枝是指绝缘层中的硫化物与铜状生长，最终导致绝缘击穿；所谓化学树枝是指绝缘层中的硫化物与铜导体产生化学反响，生成硫化铜

41、和氧化铜等物质，这些生成物在绝缘层导体产生化学反响，生成硫化铜和氧化铜等物质，这些生成物在绝缘层中呈树枝状生长。中呈树枝状生长。表10-5 交联聚乙烯电缆绝缘老化缘由及表现形状老化原因老化形态老化原因老化形态 电效应 运行电压、过电压、过负荷、直流负荷局部放电老化电树枝老化水树枝老化化学效应化学腐蚀、油浸泡化学腐蚀化学树枝机械效应机械冲击、挤压外伤机械损伤、变形电-机械复合老化热效应温度异常、冷热循环热老化热-机械老化生物效应动物啃咬微生物腐蚀成孔、短路 像塑绝缘电力电缆的主绝缘电阻值根据各厂家的规定执行，而像塑绝缘电力电缆的主绝缘电阻值根据各厂家的规定执行，而外护套的绝缘电阻和内衬层的绝缘电

42、阻规定当采用外护套的绝缘电阻和内衬层的绝缘电阻规定当采用500V兆欧表丈量兆欧表丈量时为时为0.5M。 在进展直流耐压和走漏电流实验，升压到实验电压时，同时读在进展直流耐压和走漏电流实验，升压到实验电压时，同时读取取1min及及5min的走漏电流值，耐压的走漏电流值，耐压5min的走漏电流值应不大于耐压的走漏电流值应不大于耐压1min时的走漏电流值，或者极化比应不小于时的走漏电流值，或者极化比应不小于1极化比定义为极化比定义为1min/5min。对直流走漏电流值没有作明确规定，实验规范对直流走漏电流值没有作明确规定，实验规范参照制造厂的相关规范。参照制造厂的相关规范。 在直流走漏电流实验过程中

43、，出现以下景象那么阐明电缆绝缘在直流走漏电流实验过程中，出现以下景象那么阐明电缆绝缘曾经出现明显缺陷：曾经出现明显缺陷： 1走漏电流随施加电压时间的延伸不应明显上升。如发现随时间走漏电流随施加电压时间的延伸不应明显上升。如发现随时间延伸而明显上升景象，那么多数情况下电缆接头、终端头或电缆内部延伸而明显上升景象，那么多数情况下电缆接头、终端头或电缆内部已受潮。已受潮。 2走漏电流不应随实验电压升高而急剧上升。假设发现走漏电流走漏电流不应随实验电压升高而急剧上升。假设发现走漏电流在升至某一电压后急剧上升，那么阐明电缆已明显老化或存在严重隐在升至某一电压后急剧上升，那么阐明电缆已明显老化或存在严重隐

44、患，电压进一步升高，那么很能够导致击穿。患，电压进一步升高，那么很能够导致击穿。 3在丈量过程中，走漏电流应稳定，如发现有周期性摆动，那么在丈量过程中，走漏电流应稳定，如发现有周期性摆动，那么阐明电缆有部分孔隙性缺陷。阐明电缆有部分孔隙性缺陷。 同时，国外在直流叠加法在线监测的研讨中曾经积累了大量的数同时，国外在直流叠加法在线监测的研讨中曾经积累了大量的数据，表据，表10-6给出了日本目前通用的直流叠加法绝缘电阻的判别规范给出了日本目前通用的直流叠加法绝缘电阻的判别规范。表表10-6 日本直流叠加法丈量绝缘电阻的判别规范日本直流叠加法丈量绝缘电阻的判别规范测定对象测量数据（M ）评 价处理建议

45、电缆主绝缘电阻1000 1001000良好继续使用1001000轻度注意继续使用10100中度注意密切关注下使用10高度注意更换电缆电缆护套绝缘电阻1000良好继续使用1000不良继续使用、局部修补 用测电缆绝缘tan方法时，从在线检测tan值可估计整体绝缘的情况，目前给出了在线监测tan的参考规范，如表10-7所示。表10-7 在线检测tan的参考规范参考标准0.2%0.2%5%5%状态分析绝缘良好有水树枝形成水树枝明显增多 电力电缆缺点可分为开路缺点、低阻缺点和高阻缺点三种类型。电力电缆缺点可分为开路缺点、低阻缺点和高阻缺点三种类型。 假设电缆相间或相对地的绝缘电阻值到达所要求的规范值，但

46、任务电假设电缆相间或相对地的绝缘电阻值到达所要求的规范值，但任务电压不能传输到终端，或虽然终端有电压但负载才干较差，这类缺点称开压不能传输到终端，或虽然终端有电压但负载才干较差，这类缺点称开路缺点。假设电缆相间或相对地的绝缘受损，其绝缘电阻减小到一定程路缺点。假设电缆相间或相对地的绝缘受损，其绝缘电阻减小到一定程度的缺点称为低阻缺点。相对于低阻缺点，假设电缆相间或相对地的缺度的缺点称为低阻缺点。相对于低阻缺点，假设电缆相间或相对地的缺点电阻较大，那么称为高阻缺点，它包括走漏性高阻缺点和闪络性高阻点电阻较大，那么称为高阻缺点，它包括走漏性高阻缺点和闪络性高阻缺点。走漏性高阻缺点是指随实验电压的升

47、高而走漏电流逐渐增大，且缺点。走漏性高阻缺点是指随实验电压的升高而走漏电流逐渐增大，且大大超越规定的走漏值的缺点。闪络性高阻缺点是指绝缘电阻值很大，大大超越规定的走漏值的缺点。闪络性高阻缺点是指绝缘电阻值很大，当实验电压升高到一定值时，走漏电流忽然增大的缺点。当实验电压升高到一定值时，走漏电流忽然增大的缺点。 在进展电缆缺点探测时，先需求进展电缆缺点性质判别，通常是将在进展电缆缺点探测时，先需求进展电缆缺点性质判别，通常是将电缆脱离供电系统，并按以下步骤丈量：电缆脱离供电系统，并按以下步骤丈量： 1用兆欧表丈量每相对地绝缘电阻，如绝缘电阻指示为零，可用万用用兆欧表丈量每相对地绝缘电阻，如绝缘电

48、阻指示为零，可用万用表或双臂电桥进展丈量，以判别是高阻还是低阻接地；表或双臂电桥进展丈量，以判别是高阻还是低阻接地； 2丈量两相之间的绝缘电阻，以判别能否是相间缺点；丈量两相之间的绝缘电阻，以判别能否是相间缺点； 3将另一端三相短路，丈量其线芯直流电阻，以判别能否有开路故。将另一端三相短路，丈量其线芯直流电阻，以判别能否有开路故。1、电缆缺点探测技术、电缆缺点探测技术 早期的电缆缺点探测方法有电桥法、脉冲法、驻波法等，这些方法早期的电缆缺点探测方法有电桥法、脉冲法、驻波法等，这些方法只能用于丈量低阻缺点。后来开展了一些公用的自动、半自动化的电缆故只能用于丈量低阻缺点。后来开展了一些公用的自动、

49、半自动化的电缆故障探测仪，采用的方法主要为低压脉冲法和高压闪络法。障探测仪，采用的方法主要为低压脉冲法和高压闪络法。 低压脉冲法可丈量电缆中出现的开路缺点、相间或相对地低阻缺点低压脉冲法可丈量电缆中出现的开路缺点、相间或相对地低阻缺点；高压闪络法可用于探测高阻缺点。；高压闪络法可用于探测高阻缺点。 低压脉冲法丈量原理是根据均匀传输线中波传输与反射的原理。将低压脉冲法丈量原理是根据均匀传输线中波传输与反射的原理。将被测电缆看作是一均匀传输线，它每一点的特性阻抗是相等的，当从电缆被测电缆看作是一均匀传输线，它每一点的特性阻抗是相等的，当从电缆一端发射一低压脉冲波时，由于缺点点的阻抗发生了变化，电磁波传播到一端发射一低压脉冲波时，由于缺点点的阻抗发生了变化，电磁波传播到该点处就发生折反射景象，反射电压该点处就发生折反射景象，反射电压Ue与入射电压与入射电压Ui满足关系式满足关系式 其中：其中：Zc为电缆的特性阻抗，为电缆的特性阻抗，Z为电缆缺点点的等效波阻抗。对于为电缆缺点点的等效波阻抗。对于低电阻缺点，假设缺点点对地电阻为低电阻缺点，假设缺点点对地电