电力电缆绝缘缺陷检测方法的研究

发表时间:2020/10/20   来源:《科学与技术》2020年6月17期   作者:苏鹏 王可坛 冯冀 姜涛 刘洁苇
[导读] 在电力系统建设中,注重采用绝缘效果优良的电力电缆,
       苏鹏 王可坛 冯冀 姜涛 刘洁苇
        (国网天津电缆公司 天津 300300)
        摘要:在电力系统建设中,注重采用绝缘效果优良的电力电缆,而该类电缆的绝缘材料一般为聚乙烯材料。探析聚乙烯材料的特点,其优势就在于热、点性能良好,被广泛应用于电力电缆绝缘层之中。由此,在明确电力电缆绝缘材料性能的基础上,笔者探析了电缆绝缘缺陷原因及检测方法。
        关键词:电力电缆;绝缘缺陷;检测方法
        
        引言
        电力电缆作为电力系统中的重要设备,随着电力事业快速发展,电力电缆需求也随之大增,对提供电能的安全性也有了更高标准。而电力电缆的绝缘老化却成为悬而难解的问题,因此完善电力电缆的检查制度,有针对性的发现和解决问题,可保障电力电缆输供电的安全可靠性。

        一、电力电缆绝缘缺陷原因分析
        要想更好的对电力电缆进行检测,就必须对缺陷产生的原因有清楚地了解,以便对症下药。据据调查分析,之所以会出现电缆事故,是因为电缆自身以及其附件的的绝缘老化问题所导致的。电缆中的绝缘材料会在一定的条件下受到极大的影响,改变材料的性质,尤其是在电应力、热以及化学影响下。绝缘层老化主要是绝缘层材料的耐电强度大大降低的表现,这是因为电压作用,使得电晕的放电过程中会损坏绝缘层与屏蔽层间的缝隙或者其侧面等部位,从而出现材料的老化问题。可见,出现老化的原因有多个方面。
        1.1水树枝老化与热老化
        在特殊的工况条件下,如长期潮湿的环境,聚乙烯电缆较容易出现半导电层凸起问题,进而引发水树枝老化等现象。探析水树枝老化的主要原因,就在于存在水渗透现象。因此,在电力电缆安装中,应选用质量优良的电缆产品,做好电缆测试工作,保证绝缘材料性能,并为之提供良好的运行环境。在高温环境中,绝缘材料的内部分子结构较容易发生改变,使该类材料的绝缘性能不断降低。在热老化作用下,由于电晕的放电过程,绝缘层与屏蔽层之间的缝隙较容易损坏。因此,在电力电缆运行中,应有机结合电缆高温状态,合理控制电缆运行时间,保证电缆具备良好的绝缘性能。
        1.2化学老化与机械力作用
        在石油化工领域,探析电力电缆绝缘缺陷的常见原因,即是化学老化。在电场、油料、化学液体等作用下,电力电缆较容易出现膨胀、溶解、龟裂等问题。如此,在电力电缆运行中,就会引发内部管壁开裂情况,将极大损耗绝缘电阻,进而影响电力系统的安全性能。在外力作用下,绝缘层较容易出现内部分子改变问题,将引发电磁性质变化,使绝缘层的抗电强度受到破坏,进而影响电缆输供电的安全性。因此,在电力电缆安装中,应注意规避电磁外力较强区域。同时,在电力电缆运行中,应定期检查电缆的运行情况,一旦发现树枝状碳粒痕迹,就要及时更换电缆绝缘层,保证电网的安全运行。
        
        二、电力电缆绝缘缺陷检测方法
        2.1泄露电流试验法
        在电力电缆绝缘缺陷检测中,采用泄漏电流试验法,即是利用直流电进行不间断的电流检测,并依据电流初始值,有效判断电缆绝缘层是否存在不正常工作问题及漏电情况。探析该检测法的优势,就在于成本较低、针对性强,达成无损检测的目标。由此,在电力电缆绝缘缺陷检测中,泄漏电流检测法得到了广泛应用。探析绝缘层老化的常见表现,即为绝缘层被击穿,并在管壁形成树枝状碳粒痕迹。在泄露电流试验法应用中,可有效判断电缆绝缘层缺陷的形成原因。在此过程中,采用加压及测定泄漏电流值形式,可测定绝缘材料内部是否存在结构变化问题。如此,依据测定结果,就可判定电缆绝缘老化原因。
        

        2.2交流电叠加法
        在电力电缆绝缘缺陷检测中,交流电叠加法属于常见的检测方法。在实际检测中,该检测法利用交流发电机,可将交流电施加于电缆绝缘层金属护套之上,进而推断电缆绝缘程度,可有效规避外界干扰。探析交流电叠加法的优势,就在于不接触电缆,仅凭试验接收的绝缘信号,就可有效判断绝缘层是否存在老化问题。在此过程中,绝缘信号强弱可反映电缆老化情况,若信号越强,则说明老化程度越低,而信号越弱,则说明老化程度越高。相较于其他电力电缆绝缘缺陷检测方法,交流电叠加法具有操作便利、准确性高等特点,在电力电缆绝缘缺陷检测中得到了广泛应用。
        2.3电磁耦合法
        在电力电缆绝缘缺陷检测中,电磁耦合法属于常见检测方法,可实现在线监测。在电磁耦合法应用中,应做好检测装置安装工作,将之安装在屏蔽层与外导体之间。在检测装置输出功率层面,应采用自动匹配调谐方式,实现功率参数的前置设定。对于电磁耦合法而言,优良的光之体系,作为先进的控制系统,在检测过程中,可保证电缆绝缘层的稳定性及峰值。若电缆屏蔽层由金属制成,就要考量电磁耦合法的适用性。在实际检测中,应做好电缆检测的模拟实验,保证电磁耦合法发挥应用优势,进而判定电缆绝缘老化情况。
        2.4震荡波电压检测法
        在电力电缆绝缘缺陷检测中,震荡波电压检测法得到了广泛应用。在震荡波电压检测法应用中,该检测方法利用震荡波电压的暂态电压及电流进行检测,并通过两者的交换得到一组函数,而端口测量数据作为参考,可有效判断电缆绝缘缺陷原因及程度。在震荡波电压检测法应用中,应做好扫描仪的准备工作,采用不同方向的扫描方式,使各项扫描结果与各段电缆的位置相对应,并利用震荡波测量数据,还原到电缆具体位置中,进而有效判定电缆绝缘缺陷位置。相较于其他电力电缆绝缘缺陷检测法,震荡波电压检测法具有准确性高、误差较低等特点,可切实提升检测效率。

        三、结束语
        电力电缆的绝缘检测:一种检测法是对正在供电的电缆进行绝缘的在线测试,确定电缆的损坏程度;另一种检测法是离线的测试,即在实验室进行测试,对电缆进行模拟,通过人工加速老化,来进行试验,根据试验得出的数据来预估。电力电缆绝缘缺陷的检测的具体方法手段有很多种,一定要依据电力电缆的具体情况和问题找到最恰当的解决方法。本文所提到的电缆绝缘缺陷的检测方法并不是所有的,要在工作中不断地总结经验、不断地创新检测方法,以便更好的保证电力系统的安全可靠性。

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