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高压电力电缆试验方法与检测技术探讨张雷涛

发表时间：2021/3/26 来源：《电力设备》2020年第32期作者：张雷涛

[导读] 摘要：现如今，随着我国城市化建设的高速发展，推动了经济建设的脚步逐步加快，同时使得我国电力系统也得到了巨大的提升，然而，为了加大对电力的需求量，能够满足各领域的发展需求，我国政府及相关部门加大了对高压电力电缆的监管力度，以提升其可靠性、检测技术水平为主，结合各领域的需求，创新多样化的电力电缆试验方法，选择对绝缘性电力电缆的使用，确保应用过程的安全、方便。

        （西安市轨道交通集团有限公司运营分公司陕西西安 710000）
        摘要：现如今，随着我国城市化建设的高速发展，推动了经济建设的脚步逐步加快，同时使得我国电力系统也得到了巨大的提升，然而，为了加大对电力的需求量，能够满足各领域的发展需求，我国政府及相关部门加大了对高压电力电缆的监管力度，以提升其可靠性、检测技术水平为主，结合各领域的需求，创新多样化的电力电缆试验方法，选择对绝缘性电力电缆的使用，确保应用过程的安全、方便。同时，还能够有利于对电力电缆技术的检测，对传统PVC绝缘电力电缆、充油电力电缆等进行了取缔。而在高压电力电缆的应用过程中，会受到不同因素的影响，使其存在的各种问题与故障，最常见的问题就是绝缘老化、损伤等。对此，加强对其的管理与检测，能够及时地发现问题，针对具体的问题详细分析，采取合理高压电力电缆试验方法与检测技术，从而确保设备、系统的安全运行。
        关键词：高压电力电缆；电力电缆；试验方法；检测技术
        引言
        随着高压电力电缆渐渐成为电网中的重要组成部分，同时随着高电压等级电缆也不断地被应用到工程项目当中，电力电缆的绝缘状态成为保障电网安全的重要指标，因此受到广泛关注。一般情况下，电力电缆设计寿命大多在30年，随着使用时间的推移，正在使用中的电力电缆渐渐接近使用寿命。经过多年的电网建设，部分区域的高压电力电缆已经进入故障多发阶段。电力电缆所处运行环境一般较为恶劣，如低矮的隧道、潮湿的电缆沟等。在这种恶劣环境下电缆容易受潮、渗水等，进而引起电缆绝缘性能劣化。电缆接头和电缆终端在应力作用下，更容易产生故障。经过多年的检测经验发现，接头和终端等电缆附件产生故障的概率要远远高于其他部位，约占总故障率的七成。基于此，本文就高压电力电缆试验方法与检测技术进行了系统分析。
        1高压电力电缆故障分析的重要性
        无论是针对于高压电力电缆的检测技术还是试验方法，都需要依托于严谨的故障分析，且其应用目标在于排除高压电力电缆的相关故障，将可能出现的危险问题加以消除，以保证高压电力电缆运转的稳定性与安全性。对于电力企业，高压电力电缆是完成输送环节的重要设施，当前高压电力电缆已广泛应用到各类型的电网建设中，展现了独特的应用优势。但是随着高压电力电缆应用规模的扩大，运转中常出现故障问题，会在短时间内引发大面积的停电事故，甚至导致电力系统的瘫痪与破坏，造成恶劣的后果。因此，高压电力电缆的故障分析是电力部门必须把握的重点问题。只有通过系统的故障分析，并配套以科学的试验方法与检测技术，才能做到“防患于未然”。需注意，由于高压电力电缆构造的复杂性及其规模的庞大性，其故障问题相对复杂，实际作业过程中必须以严谨的程序与科学的方法加以应对，以保障电力部门工作的基本效率。
        2高压电线电缆检测分析
        2.1高压电线电缆的电阻检测
        在高压电线电缆的电阻检测中，主要覆盖直流电阻检测与绝缘性电阻检测。其中，直流电阻检测，主要是通过对高压电线电缆的导电性进行电阻数值检测实验，其通过对电线电缆的直流电阻数值进行测定，确保对电线电缆的线芯的质量进行综合分析。例如，相关标准下的电线电缆在20℃的电阻最大值进行最大值限定，通过检测试验来计算电线电缆滞留电阻的数值是否符合相应的标准范围，如果数值低于或者高于规定范围内的数值，这表示电线电缆产品不能符合规定。同样，对电线电缆进行绝缘性电阻检测，其主要是保证电线电缆使用的安全性，绝缘性检测是测量电线电缆产品的实际运行的泄露电流的数值，其主要通过施加高电压来进行电流绝缘性测定，其测定的电线电缆绝缘性电阻数值，有助于电线电缆产品的安全使用。
        2.2高压电线电缆的规格检测
        在高压电线电缆的规格检测中，主要对高压电线电缆的实际结构尺寸和标准进行检测实验。对高压电线电缆进行规格检测是对电线电缆产品的绝缘厚度和外形结构尺寸进行测算，确保电线电缆产品的规格是否符合国家标准。同样，对电线电缆进行的规格检测下的标志检测主要是确保电线电缆标志能够和实际的生产的厂商标志一致，电线电缆的电压等级和型号是否清晰。
        3高压电力电缆故障原因
        3.1施工不规范
        对高压电力电缆的施工操作，是属于复杂性、系统化的工程，其施工不规范，就会对电力电缆的稳定性、可靠性造成不利的影响。对此，我们针对其施工不规范进行了以下的分析：首先，是忽视了对施工现场环境的考虑，未能够进行施工现场的勘察，无法对其安装的位置明确地选择，在现场施工的过程中，各项工作都处于混乱的状态下。尤其是对电缆、接头等部分的安装，是电力电缆施工的核心工作，现场工作人员忽视了对其的考虑，增加了电力电缆的施工难度。其次，是安装方法存在的问题。在整个施工的过程中，无论是对其的安装工序，还是多涉及到的单位、人员，都存在着复杂化，施工人员对施工现场环境不熟悉，为了能够在规定的时间内完成安装，就不可避免的会出现操作不当、人为因素的影响。例如：电缆表面受到破坏、连接操作不当引起的失常、接触不良等，都会对高压电力电缆的日常运行造成阻碍。
        3.2质量不合格
        高压电力电缆发生故障，最常见的原因就是其自身的质量不合格问题，会使其在运行的过程中存在着巨大的安全隐患。一般情景下，高压电力电缆都是直接暴露在阳光下，经过太阳光长期的直射，会使电力电缆外部的保护层受损、风化等。再加上天气环境变化的影响，不同的温度、湿度会加强对外部保护层的风化速度，使其所具体的绝缘功能逐渐下降，甚至到失去绝缘的能力。如果不及时地维护与更换处理，就会引发击穿事故，不仅会影响到供电安全，而且还会危害到人身安全。
        3.3运行问题
        当前，我国地铁行业用电及工业用电的需求不断扩大，尽管高压电力电缆的铺设规模也在持续增加，但是仍然很难充分满足用户的用电需求。

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这使得多数电力电缆需要在长时间内保持高负荷的运行状态，内部损耗较快，劣化及老化问题较为突出；再加上长期暴露于复杂环境中，很容易受其他高温因素影响，与高负荷的内部热量累加，导致整体绝缘性能下降，造成故障问题时有发生。
        3.4设计不良引发的故障
        高压电力系统的设计水平还有待提高，一旦电力系统设计中出现了问题，就会导致严重的电力运行故障。有些电缆生产厂家在制作和生产电缆的时候，为了谋求高额经济效益，没有严格按生产要求进行生产，偷工减料，导致大量质量不合格的电缆被应用到电力系统建设中，给电力系统日后的运营留下了巨大的安全隐患。
        4高压电力电缆试验方法
        4.1振荡电压试验
        荡电压试验应首先对需要试验的电力电缆进行充电，在充电达到试验电压的基本标准后，再利用放电间隙进行击穿操作，最后再通过电感线圈进行集中放电。实践中，该试验方法施加的电压可以达到千赫兹级别，因此受到多数电力检修部门的青睐。
        4.2谐振电压试验
        谐振电压试验，最适合针对高压电力电缆不达标、不满足电压要求的试验，针对所出现问题的高压电力电缆，分析出较大电流的容量，以其出现的问题为研发前提，具有针对性地试验与探究，充分地满足不同试验电力电缆对电压的需求测试。其主要的核心就是对高压电力电缆系统电感量、试验频率的改变，确保高压电力电缆能够处于谐振的状态下，通过具体的试验操作，能够得出合理的依据信息，以此分析，得出最终的试验结果。而对此方法的应用，需要使用的器材比较多，自身的优势是体积小、要有扎实的理论支持。因此，针对高压电力电缆的试验，需根据其实际情况综合分析，合理地选择最适合的方法。
        5高压电力电缆检测技术
        5.1电桥技术
        目前在电力系统现场检测工作中，电桥技术的应用较少，但是对于不明显的低压脉冲反射和高压击穿类的特殊型故障，应用电桥技术可以达到很好的检测效果。所谓电桥法检测，具体就是电桥两臂分别和故障相和非故障相连接，通过适当的调节电阻确保电桥达到相应的平衡，然后利用相应的公式计算故障点和测量点之间的距离。通过应用电桥技术对电力电缆故障进行检测，具有精准度较高、应用过程简便的优点，但是也有一定的缺点，比如对于高阻抗故障、相间短性故障以及闪络性故障的检测效果较为一般。
        5.2万用表检测技术
        在高压电力电缆故障的检测技术中，万用表检测的最常用的方法之一，主要是其自身的优势，检测的工序简单、适用范围广等，能够满足各类电力电缆故障的检测需求。在检测的过程中，需要相关人员能够对高压电力电缆金属屏蔽层、电缆芯等单独检验，在万用表的检测下，准确地检测出其电阻情况。根据其检测的结果分析，能够准确地判断出其存在的故障问题，采取合理的解决措施，及时解决故障问题，从而确保高压电力电缆的稳定运行。
        5.3直闪技术
        直闪技术，在高压电力电缆击穿故障中应用的最多。引发高压电力电缆故障的原因比较多，有可能使其自身的质量不合格，也有可能对其施工安装操作不规范所引起的等。而其发生击穿故障，就是使电力电缆的绝缘电阻值降低，一旦发生了闪络后，就会使电力电缆在短时间内，释放出大量的电流脉冲波，从而引发电力电缆与故障点形成了反射的效应。对此，需要相关检修人员，能够对电力电缆上预设的端口进行测试，能够得到准确的电磁波信息数据，再针对其波形反射时间的合理判断，找到其发生故障的具体位置。对直闪技术的应用，既能够全面提升检测工作效率，有确保电力电缆的检测精度。
        5.4脉冲检测技术
        针对高压电力电缆的脉冲检测技术主要包括低压脉冲检测法与二次脉冲检测法，两者的具体应用如下。第一，低压脉冲检测法。该方法通常适用于开路故障及低阻故障。工作机理主要为：针对于存在故障问题的高压电力电缆，由检修人员在其本身增设一个低压脉冲信号，这一信号在移动过程中会与高压电力电缆的实际故障点相遇；一旦两者相遇，高压电力电缆本身的电气参数会产生异常的变化，将直接导致脉冲信号反射或是折射；基于此，检修人员可利用专业仪器记录脉冲发射及接收之间的时间差，并依照这一参数计算出故障点的具体位置。第二，二次脉冲检测法。与低压脉冲检测法适用于开路及低阻故障相比，二次脉冲检测法广泛应用于高压电力电缆的闪络性故障以及部分高阻故障。二次脉冲检测技术的核心是高压发生器冲击闪络技术。该技术能够实现在故障点起弧及灭弧的一瞬间，立即触发原有的低压脉冲。检修人员依照两次低压脉冲的波形，可以推断出高压电力电缆发生故障的具体位置。
        结语
        高压电力电缆在我国的电力系统中扮演着重要的角色，对于维护电力供应的稳定、满足居民生活与工业生产的用电需求具有重要意义。为了有效提高电力部门的检修效率，针对多样化的故障问题，需要采用科学合理的试验方法与检测技术，在第一时间消除故障对电力系统的影响。
        参考文献
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