电力电缆的试验和状态分析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，规程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，它们的预防性试验见表10-1。表10-1 电力电缆预防性试验项目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 “”表示正常试验项目，表示正常试验项目，“”表示不进行该项目试验，表示不进行该项目试验，“”表示大修后进行，表示大修后进行，“”表示必要时进行。表示必要

2、时进行。一、绝缘电阻测量一、绝缘电阻测量 测量电力电缆的主绝缘电阻可以检查电缆绝缘是否老化、受潮，以及测量电力电缆的主绝缘电阻可以检查电缆绝缘是否老化、受潮，以及耐压试验中暴露出来的绝缘缺陷。耐压试验中暴露出来的绝缘缺陷。 对对1000V以下的电缆测量时用以下的电缆测量时用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，应用万用表正、反接线分别测橡塑绝缘电力电缆的绝缘电阻很低时，应用万用表正、反接线分别测屏蔽层对铠装、铠装层对地的直流电阻，以检查它们是否

3、受潮。当绝缘确屏蔽层对铠装、铠装层对地的直流电阻，以检查它们是否受潮。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，测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，测量钢铠甲对地的绝缘电阻，可检查出外护套有无损伤；同理，测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，测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。通过这两项测量可以判断绝缘是否已经受潮。当电缆敷设在电有无损伤。通过这两项测量可以判断绝缘是否已经受潮。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

4、不在支点处且又未浸泡在水中或置于特别潮湿的环境中，则外护套的操作很难通过测量绝缘电阻来发现，置于特别潮湿的环境中，则外护套的操作很难通过测量绝缘电阻来发现，此时测量铜屏蔽层对钢铠甲的绝缘电阻则更为重要。此时测量铜屏蔽层对钢铠甲的绝缘电阻则更为重要。 电缆终端或套管表面脏污、潮湿对绝缘电阻有较大的影响。除擦拭干电缆终端或套管表面脏污、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，可利用非测量相作为两端屏蔽环的连线，见图电缆时，可利用非测量相作为两端屏蔽环的连线，见图10

5、-1。l图图 10-1 测量绝缘电阻时的屏蔽接线测量绝缘电阻时的屏蔽接线l（a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，因而兆欧表开始指示的数当被测电缆较长时，充电电流很大，因而兆欧表开始指示的数值很小，这并不表示绝缘不良，必须经过较长时间遥测才能得到正值很小，这并不表示绝缘不良，必须经过较长时间遥测才能得到正确的结果。确的结果。l 测量中若采用手动兆欧表，则转速不得低于额定转速的测量中若采用手动兆欧表，则转速不得低于额定转速的80%，且当兆欧表达到额定转速后才能接到被试设备上并记录时间，读，且当兆欧表达到额定转速后才能接到被试设备上并记录时间，读取取15s

6、和和60s的绝缘电阻值。兆欧表停止摇动时，更应进行充分放的绝缘电阻值。兆欧表停止摇动时，更应进行充分放电，放电时间最少不少于电，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、直流耐压和泄漏电流试验二、直流耐压和泄漏电流试验 直流耐压试验直流耐压试验 交流电力电缆之所以用直流来进行耐压试验，主要是由于电力电交流电力电缆之所以用直流来进行耐压试验，主要是由于电力电缆具有很大的电容，现场采用大容量试验电源不现实，所以改为直流缆具有很大的电容，现场采用大容量试验电源不现实，所以改为直流耐压试验，以显著减小试验电源的容量。直流耐压试验一般都采用半耐压试验，以显著减小试验电源

7、的容量。直流耐压试验一般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，试验电源采用倍压整流方式。试验中测量泄漏电流的微以上的电缆，试验电源采用倍压整流方式。试验中测量泄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。 通常直流试验所带来的剩余破坏也比交流试验小得多如交流试通常直流试验所带来的剩余破坏也比交流试验小得多如交流试验因局部放电、极化等所引起的损耗比直流时大）。直流试验没有交验因局部放电、极化等所引起的损耗比直流时大）。直流试验没有交流真实、严格，串联介质

8、在交流试验中场强分布与其介电常数成反比流真实、严格，串联介质在交流试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，因此在直流耐压试验时，一是，而施加直流时却与其电导率成反比，因此在直流耐压试验时，一是适当提高试验电压，二是延长外施电压的时间。正常的电缆绝缘在直适当提高试验电压，二是延长外施电压的时间。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，所以直流试验电压大致为交流试验电压的两倍，试验时间一倍左右，所以直流试验电压大致为交流试验电压的两倍，试验时间一般选为般选为510min。一

9、般电缆缺陷在直流耐压试验持续的。一般电缆缺陷在直流耐压试验持续的5min内都能暴内都能暴露出来，露出来，GB5015091规定了最长的持续试验时间为规定了最长的持续试验时间为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泄漏电流试验电力电缆、橡塑绝缘电力电缆和充油电缆的直流耐压和泄漏电流试验电压标准见表电压标准见表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17564/11

10、0/192225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泄漏电流试验电压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、泄漏电流测量技术、泄漏电流测量技术 绝缘良好的电缆泄漏电流很小，一般只有几到几十微安。由于试验设绝缘良好的电缆泄漏电流很小，一般只有几到几十微安。由于试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测量时，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测量时，往往使测量结果不准，有时误差

11、竟达到真实值的几倍到几十倍。往往使测量结果不准，有时误差竟达到真实值的几倍到几十倍。 在实际测量中应尽量将微安表接在高电位端的接线，这时对测量微安在实际测量中应尽量将微安表接在高电位端的接线，这时对测量微安 表、引线及电缆两头，应该严格地屏蔽，对于整盘电缆可以采用如图表、引线及电缆两头，应该严格地屏蔽，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，对电缆两端头则采用屏蔽帽和屏被试品的引线采用金属屏蔽线屏蔽，对电缆两端头则采用屏蔽帽和屏蔽环屏蔽。屏蔽和引线之间只有很小

12、的电位差，所以并不需要很高的蔽环屏蔽。屏蔽和引线之间只有很小的电位差，所以并不需要很高的绝缘。绝缘。图 10-2 测量直流泄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屏蔽环在现场试验时，由于电缆两头相距很远，无法实现连接，所以上述方法是在现场试验时，由于电缆两头相距很远，无法实现连接，所以上述方法是不可行的。有的运行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。有的运行单位采用借用三相电缆中的另一相作为两端屏蔽连线，但由于测量的泄漏电流包含了另一相的泄漏电流，且每相均承受两次耐，但由于测量的泄漏电流包含了另一相的泄漏电流，且每相均承受两次耐压，因此采用这种方法的等效

13、性值得研究。压，因此采用这种方法的等效性值得研究。 一般一般 现场采用两端同时测量的方法，其接线如图现场采用两端同时测量的方法，其接线如图10-3所示，即在非高压所示，即在非高压电源端增加一个测量微安表，同时记录两端的泄漏电流值。这时高压电源电源端增加一个测量微安表，同时记录两端的泄漏电流值。这时高压电源端测得的泄漏电流包含电缆绝缘的泄漏电流、表面泄漏电流和杂散电流三端测得的泄漏电流包含电缆绝缘的泄漏电流、表面泄漏电流和杂散电流三部分，而另一端测量的是表面泄漏电流和杂散电流两部分，从而电缆的泄部分，而另一端测量的是表面泄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。I

14、1A1I2A2直 流 高 压图10-3 两端同时测量泄漏电流的接线 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，以改善局部电绝缘板，或将绝缘手套套在施加电压的那一相电缆终端上，以改善局部电场分布，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试验的讨论、关于交联聚乙烯电缆直流耐压试验的讨论 交联聚乙烯电缆绝缘直流耐压试验是一个有争议的试验项目，由于交交联聚乙烯电缆绝缘直流耐压试验是一个有争议的试验项目，由于交联聚乙烯绝缘性质十分特殊，进行直流耐

15、压试验可能是不适合的。主要观联聚乙烯绝缘性质十分特殊，进行直流耐压试验可能是不适合的。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，当经过直流耐压试验后，直流电压对交联聚乙烯绝缘有积累效应，当经过直流耐压试验后，将将在电缆绝缘中残余一定的直流电压，这时将电缆投入使用，大大增加了击在电缆绝缘中残余一定的直流电压，这时将电缆投入使用，大大增加了击穿的可能。穿的可能。（2交联聚乙烯电缆在运行中，在主绝缘交联聚乙烯中逐步形成水树枝交联聚乙烯电缆在运行中，在主绝缘交联聚乙烯中逐步形成水树枝、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

16、效应。由于有整流效应的存在，致使在直流耐压试验过程中，在水树枝或电树枝端头积聚的电荷难以消，致使在直流耐压试验过程中，在水树枝或电树枝端头积聚的电荷难以消散，并在电缆运行过程中加剧树枝化的过程。散，并在电缆运行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，因而更易被击穿。，它引起电缆中原有的电场发生畸变，因而更易被击穿。（4由于直流电压分布与实际运行电压不同，直流试验合格的电缆，投由于直流电压分布与实际运行电压不同，直流试验合格的电缆，投入入运行后，在正常工作电压

17、作用下也会发生绝缘故障。运行后，在正常工作电压作用下也会发生绝缘故障。三、其它试验方法三、其它试验方法(基于电力电缆的吸收过程基于电力电缆的吸收过程,研究电缆的劣化、老化研究电缆的劣化、老化) 基于电力电缆的吸收过程的特点，国内外已研究出几种有一定特点基于电力电缆的吸收过程的特点，国内外已研究出几种有一定特点的的停电试验方法，如残余电压法、反向吸收电流法、电位衰减法等，这些停电试验方法，如残余电压法、反向吸收电流法、电位衰减法等，这些方法在实际应用中取得了较好的效果，有的已与在线检测配合使用方法在实际应用中取得了较好的效果，有的已与在线检测配合使用.1、残余电压法测量电缆劣化越严重残余电压越高

18、）、残余电压法测量电缆劣化越严重残余电压越高）原理如图原理如图10-4所示。测量时将开关所示。测量时将开关K2打开，打开，K3打到接打到接地侧，开关地侧，开关K1合向试验电源，使被试电缆充上直流电压。一般可按每毫合向试验电源，使被试电缆充上直流电压。一般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后打开后打开K1、K2，将开关，将开关K3合向试验电源，以测合向试验电源，以测量电缆绝缘上的残余电压，对量电缆绝缘上的残余电压，对XLPE电缆测得的残余电压与其电缆测得的残

19、余电压与其tan值的相值的相关关性较好。研究表明交联聚乙烯电缆不同老化过程阶段其残余电压明显不性较好。研究表明交联聚乙烯电缆不同老化过程阶段其残余电压明显不同，电缆劣化越严重残余电压越高。同，电缆劣化越严重残余电压越高。试 品K 3K 2K 1V图10-4 残余电压法测量原理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） 反向吸收电流法测量原理如图反向吸收电流法测量原理如图10-5所示。测量时先将开关所示。测量时先将开关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

20、流电压直流电压10min，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后打开后打开K2，由电流表测量反向吸收电流。而，由电流表测量反向吸收电流。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 反向吸收电流法测量原理反向吸收电流法测量原理 图图10-6给出了运行中因老化而退下的给出了运行中因老化而退下的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

21、-U还要好，而绝缘电阻与还要好，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，以测量体劣化时，以测量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，而测残余电荷时外界干扰也较小，测量比较准确。残余电荷时外界干扰也较小，测量比较准确。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品质下降，则

22、放电电压下降速度很快） 电位衰减法是在电缆放电后测量自放电的电压下降速度，其测量原理如图10-7所示。试验时先对电缆绝缘充电，再打开开关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，则自放电很慢；如电缆绝缘品质已经下降，则放电电压下降速度很快，如图10-8所示的曲线。(在不使用的情况下，逐渐失去电量的现象叫自 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 自放电法测量原理 图10-8 自放电电压的下降曲线目前预防性试验中规定的电缆试验项目不多，主要是绝缘电阻测量和直流耐压试验，它们各有优缺点，表10-3给出了现在较常见的试验方法的对比。表

23、10-3 常见电缆老化检测方法比较方 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究电缆老化情况，具有一定的效果

24、，但对上述这些方法可以从不同侧面研究电缆老化情况，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)普遍认为不适合进行高压直流试验，所以针对交普遍认为不适合进行高压直流试验，所以针对交联聚乙烯电缆发展了多种在线检测方法。联聚乙烯电缆发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，导致在长时间交流工作电压的反复作用下，水树枝的前端积聚了大量的负电荷

25、，树枝前端所工作电压的反复作用下，水树枝的前端积聚了大量的负电荷，树枝前端所积聚的负电荷逐渐向对方漂移，这种现象称为整流效应。由于积聚的负电荷逐渐向对方漂移，这种现象称为整流效应。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行劣化诊断。用图直流成分即可进行劣化诊断。用图10-9所示的测量回路可在交联聚乙烯电所示的测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

26、微 电 流测 试 仪 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，形成细小的通道，其通道内空，管壁上有放电产生的碳粒痕迹。分枝少而清晰，呈冬天的树枝状。 研究表明，水树枝发展得愈长，直流分量也就愈大，而且研究表明，水树枝发展得愈长，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与其直流泄漏电流及交流击穿电压间往与其直流泄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，常常说明水树枝的发展、

27、泄漏电流的增大，这样的绝缘劣大时，常常说明水树枝的发展、泄漏电流的增大，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 泄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。研究表明，这些干扰主要平自被测电缆的屏蔽就会引起很大误差。研究表明，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

28、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流，均经过直流分量装置，以致造成很大误差。可以考虑采取旁路流，均经过直流分量装置，以致造成很大误差。可以考虑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 直流叠加法的基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基本原理是在接地的电压互感器

29、的中性点处加进低压直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，从而测量通过电缆绝缘层的微弱的纳安级直流的交流电压叠加，从而测量通过电缆绝缘层的微弱的纳安级直流电流或其绝缘电阻，其测量原理如图电流或其绝缘电阻，其测量原理如图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 直流叠加法测量原理图三、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方法很相似。对多路电缆进行tan巡回检

30、测时，仍常由电压互感器处获取电源电压的相位来进行比较，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测量原理 通常认为，发现集中性的缺陷采用直流分量法较好，因为通常认为，发现集中性的缺陷采用直流分量法较好，因为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

31、缆绝缘中水树枝的增长会引起tan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 在对已运行过的在对已运行过的XLPE电缆进行加速老化试验，得出水树枝发生的电缆进行加速老化试验，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

32、测量值的关系，如图测量值的关系，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，则相关性增强，长度与每单位长度电缆中的树枝数的乘积作为横坐标，则相关性增强，说明测得的说明测得的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

33、、其他在线检测方法 对于发现局部缺陷，局部放电检测是很有价值的。常见的电对于发现局部缺陷，局部放电检测是很有价值的。常见的电缆局部放电方法有局部放电检测仪、接地线脉冲电流法、电磁耦合缆局部放电方法有局部放电检测仪、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行检测，但由于电缆长、法、超声波法等，可以对电缆及其附件进行检测，但由于电缆长、电容量大，对其进行在线检测时外界干扰的影响十分严重，在现场电容量大，对其进行在线检测时外界干扰的影响十分严重，在现场进行检测时有效分辨率一般为进行检测时有效分辨率一般为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

34、电缆绝缘电阻很小，在线检测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，只要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要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测量时需要临时断开。地线在测量时需要临时断开。 考虑到现场测量时容性电流的影响，日本提出了在电缆线路上考虑到现场测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

35、法。由于容性电流随频率降低而的低频电压的方法。由于容性电流随频率降低而减少，而阻性电流则无明显变化，所以易从总电流中将阻性电流区减少，而阻性电流则无明显变化，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，也易于现增大，也易于现场测量。场测量。 表表10-4给出了几种电缆绝缘在线检测方法的比较。通过对几种给出了几种电缆绝缘在线检测方法的比较。通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

36、种方法组成的综合在线检测仪的测量原理。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

37、一 侧 开 关高 压 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测量的联合装置 在电力系统中常将电力电缆按绝缘材料分为：油纸绝缘电缆、橡在电力系统中常将电力电缆按绝缘材料分为：油纸绝缘电缆、橡塑绝缘电缆、充油电缆、充气电缆等。其中油纸绝缘电缆已经逐步退出塑绝缘电缆、充油电缆、充气电缆等。其中油纸绝缘电缆已经逐步退出运行，橡塑绝缘电缆使用量逐年增加，特别是交联聚乙烯电缆近年来已运行，橡塑绝缘电缆使用量逐年增加，特别是交联聚乙烯电缆近年来已经成为中高压输电系统中的主要品种。经成为中高压输电系统中的主要品种。 交联聚乙烯电力电缆由于其电气性能和

38、耐热性能都很好，传输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，结构轻便，易于弯曲，附件接头简单，安装敷设方便，不受高量较大，结构轻便，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，因此受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，因此受到用户广泛欢迎。欢迎。 引起电缆绝缘故障的原因是多方面的，如果电缆的制造质量好引起电缆绝缘故障的原因是多方面的，如果电缆的制造质量好包括缆芯绝缘、护层绝缘所用的材料及制造工艺）、运行条件合适包包括缆芯绝缘、护层绝缘所用的材料及制造工艺）、运行条件合适包括负荷、过电压、温度及周围环境等

39、），而且不受外力等因素的破坏，括负荷、过电压、温度及周围环境等），而且不受外力等因素的破坏，则电缆绝缘的寿命相当长。国内外的运行经验表明，制造、敷设良好的则电缆绝缘的寿命相当长。国内外的运行经验表明，制造、敷设良好的电缆，运行中的事故大多是由于外力破坏如开掘、挤压而损伤或地电缆，运行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。由于电缆材料本身和电缆制造、敷设工程中下污水的腐蚀等所引起的。由于电缆材料本身和电缆制造、敷设工程中不可避免地存在缺陷，受运行中的电、热、化学、环境等因子的影响，不可避免地存在缺陷，受运行中的电、热、化学、环境等因子的影响，电缆的绝缘都会发生不

40、同程度的老化。不同的老化因子，引起的老化过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态也不同。表程及形态也不同。表10-5给出了交联聚乙烯电缆绝缘老化的原因和表现给出了交联聚乙烯电缆绝缘老化的原因和表现形态，其中树枝化老化是交联聚乙烯电缆所特有的。所谓水树枝和电树形态，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局部高电场的作用下，绝缘层中水分、杂质等缺陷呈现树枝状枝是指在局部高电场的作用下，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导生长，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

41、体产生化学反应，生成硫化铜和氧化铜等物质，这些生成物在绝缘层中体产生化学反应，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。呈树枝状生长。表10-5 交联聚乙烯电缆绝缘老化原因及表现形态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

42、绝缘电阻和内衬层的绝缘电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兆欧表测量兆欧表测量时为时为0.5M。 在进行直流耐压和泄漏电流试验，升压到试验电压时，同时读在进行直流耐压和泄漏电流试验，升压到试验电压时，同时读取取1min及及5min的泄漏电流值，耐压的泄漏电流值，耐压5min的泄漏电流值应不大于耐压的泄漏电流值应不大于耐压1min时的泄漏电流值，或者极化比应不小于时的泄漏电流值，或者极化比应不小于1极化比定义为极化比定义为1min/5min）。规程）。规程对直流泄漏电流值没有作明确规定，试验标对直流泄漏电流值没有作明确规定，试验标准参照制造厂的相关标准。准参照制造厂

43、的相关标准。 在直流泄漏电流试验过程中，出现以下现象则表明电缆绝缘已在直流泄漏电流试验过程中，出现以下现象则表明电缆绝缘已经出现明显缺陷：经出现明显缺陷： （1泄漏电流随施加电压时间的延长不应明显上升。如发现随时间泄漏电流随施加电压时间的延长不应明显上升。如发现随时间延长而明显上升现象，则多数情况下电缆接头、终端头或电缆内部已延长而明显上升现象，则多数情况下电缆接头、终端头或电缆内部已受潮。受潮。 （2泄漏电流不应随试验电压升高而急剧上升。如果发现泄漏电流泄漏电流不应随试验电压升高而急剧上升。如果发现泄漏电流在升至某一电压后急剧上升，则说明电缆已明显老化或存在严重隐患在升至某一电压后急剧上升，

44、则说明电缆已明显老化或存在严重隐患，电压进一步升高，则很可能导致击穿。，电压进一步升高，则很可能导致击穿。 （3在测量过程中，泄漏电流应稳定，如发现有周期性摆动，则说在测量过程中，泄漏电流应稳定，如发现有周期性摆动，则说明电缆有局部孔隙性缺陷。明电缆有局部孔隙性缺陷。 同时，国外在直流叠加法在线监测的研究中已经积累了大量的数同时，国外在直流叠加法在线监测的研究中已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断标准给出了日本目前通用的直流叠加法绝缘电阻的判断标准。表表10-6 日本直流叠加法测量绝缘电阻的判断标准日本直流叠加法测量绝缘电阻的判断标准测定对象测量数

45、据（M ）评 价处理建议电缆主绝缘电阻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状况，目前给出了在线监测tan的参考标准，如表10-7所示。表10-7 在线检测tan的参考标准参考标准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 电力电缆故障可分为开路故障、低阻故障和高阻故障三种类型。电力电缆故障可分为开路故障、低阻故障和高阻故障三种类型。 若电缆相间或相对地的绝缘电阻值

46、达到所要求的规范值，但工作电压若电缆相间或相对地的绝缘电阻值达到所要求的规范值，但工作电压不能传输到终端，或虽然终端有电压但负载能力较差，这类故障称开路不能传输到终端，或虽然终端有电压但负载能力较差，这类故障称开路故障。若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故障。若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故障称为低阻故障。相对于低阻故障，若电缆相间或相对地的故障电阻故障称为低阻故障。相对于低阻故障，若电缆相间或相对地的故障电阻较大，则称为高阻故障，它包括泄漏性高阻故障和闪络性高阻故障。泄较大，则称为高阻故障，它包括泄漏性高阻故障和闪络性高阻故障。泄漏性高阻故障是

47、指随试验电压的升高而泄漏电流逐渐增大，且大大超过漏性高阻故障是指随试验电压的升高而泄漏电流逐渐增大，且大大超过规定的泄漏值的故障。闪络性高阻故障是指绝缘电阻值很大，当试验电规定的泄漏值的故障。闪络性高阻故障是指绝缘电阻值很大，当试验电压升高到一定值时，泄漏电流突然增大的故障。压升高到一定值时，泄漏电流突然增大的故障。 在进行电缆故障探测时，先需要进行电缆故障性质判断，通常是将在进行电缆故障探测时，先需要进行电缆故障性质判断，通常是将电缆脱离供电系统，并按下列步骤测量：电缆脱离供电系统，并按下列步骤测量： （1用兆欧表测量每相对地绝缘电阻，如绝缘电阻指示为零，可用万用用兆欧表测量每相对地绝缘电阻

48、，如绝缘电阻指示为零，可用万用表或双臂电桥进行测量，以判断是高阻还是低阻接地；表或双臂电桥进行测量，以判断是高阻还是低阻接地； （2测量两相之间的绝缘电阻，以判断是否是相间故障；测量两相之间的绝缘电阻，以判断是否是相间故障； （3将另一端三相短路，测量其线芯直流电阻，以判断是否有开路故。将另一端三相短路，测量其线芯直流电阻，以判断是否有开路故。1、电缆故障探测技术、电缆故障探测技术 早期的电缆故障探测方法有电桥法、脉冲法、驻波法等，这些方法早期的电缆故障探测方法有电桥法、脉冲法、驻波法等，这些方法只能用于测量低阻故障。后来发展了一些专用的自动、半自动化的电缆故只能用于测量低阻故障。后来发展了一

49、些专用的自动、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。 低压脉冲法可测量电缆中出现的开路故障、相间或相对地低阻故障低压脉冲法可测量电缆中出现的开路故障、相间或相对地低阻故障；高压闪络法可用于探测高阻故障。；高压闪络法可用于探测高阻故障。 低压脉冲法测量原理是依据均匀传输线中波传输与反射的原理。将低压脉冲法测量原理是依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，由于故障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，由于故障点的阻抗发生了变化，电磁波传播到该点处就发生折反射现象，反射电压该点处就发生折反射现象，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为电缆故障点的等效波阻抗。对于为电缆故障点的等效波阻抗。对于低电阻故障，若故障点对地电阻为低电阻故障，若故障点对地电阻为