電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文

1、西安科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)站名專業(yè)電氣工程及年級(jí)自動(dòng)化設(shè)計(jì)（或論文）題目： 煤礦6kV電纜對(duì)地絕緣參數(shù)檢測(cè)技術(shù)的研究完成日期：具體要求：（1）統(tǒng)計(jì)電力電纜絕緣故障的類型及原因；（2）明確故障發(fā)生發(fā)展的機(jī)理，并進(jìn)一步了解電力電纜絕緣檢測(cè)技術(shù)的各種方 法，選擇一種方法對(duì)其進(jìn)行深入研究。（3）通過(guò)對(duì)倍壓電路的研究，制作高壓直流發(fā)生器（4）電力電纜的分類，電纜絕緣故障的原因及特性分析，絕緣診斷技術(shù)的研究 對(duì)采用附加直流電源絕緣檢測(cè)法的直流電源進(jìn)行細(xì)致研究（5）通過(guò)采用EWB仿真軟件，對(duì)直流高壓發(fā)生器的參數(shù)選擇進(jìn)行仿真，選出 參數(shù)。（6）根據(jù)所選參數(shù)，制作實(shí)物，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。指導(dǎo)老師：職稱：年

2、月 日蓋章繼續(xù)教育學(xué)院科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)審意見(jiàn)書(shū)評(píng)審意見(jiàn)：評(píng)審人：職稱：年月日評(píng)審成績(jī)：畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)審小組簽字科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)題目煤礦6kv電纜對(duì)地絕緣參數(shù)檢測(cè)技術(shù)的研究函 授站專業(yè)及班級(jí)電氣工程及自動(dòng)化姓名指導(dǎo)教師日期繼續(xù)教育學(xué)院論文題目：煤礦6kV電纜對(duì)地絕緣參數(shù)檢測(cè)技術(shù)的研究專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化本科生：（簽名）：指導(dǎo)教師：（簽名）：摘要隨著電力事業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)供電可靠性和用電安全性的要求在進(jìn)一步的提高，電力設(shè)備絕緣狀況檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展日益得到重視，新的檢測(cè)設(shè)備和檢測(cè)技術(shù)在不斷的推 出。電線電纜是最常用的電力設(shè)備，同時(shí)也是出現(xiàn)絕緣故障的概率最高的設(shè)備。

3、由于煤層大多身處地下幾百米，陰冷潮濕的環(huán)境對(duì)電纜的考驗(yàn)更加嚴(yán)峻，因此為防止發(fā)生事故， 對(duì)電纜的絕緣檢測(cè)更加重要。論文首先簡(jiǎn)要介紹了電線電纜絕緣材料的特性，闡述了絕緣材料老化的機(jī)理、絕緣 漏電流的成因和相關(guān)電路模型，并在此基礎(chǔ)上分析了針對(duì)電線電纜的各種絕緣檢測(cè)技術(shù) 的原理以及各自的優(yōu)缺點(diǎn)。其次，針對(duì)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)研究了倍壓整流電路的特性。使用仿 真軟件EWB進(jìn)行線路仿真，選擇電路參數(shù)，最后制作實(shí)物并進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。關(guān)鍵字：絕緣參數(shù)，仿真，附加直流電源，倍壓整流電路SubjectSpecialtyNameIn structorThe Coal mine 6 kV Electric Cable To Gr

4、ound TheResearches Which In sulate A Parameter Exam in ati on ATech nique:Electrical Engineering And Automation(Sig nature): (Sig nature):ABSTRACTWith the developme nt of electrical engin eeri ng and the further dema nd on the service reliability and safety of power systems, the in sulati on mon ito

5、ri ng tech nique has been paid much attention, at the same time , advaneed methods and devices has bee n in con sta ntly emerge. The electric wire electric cable is the most in com mon use electric power equipments, also is to appear to insulate to break down all a rate the tallest equipme nts in th

6、e mean time. Because coal bed mostly the places un dergro und be several 100 meters, cold and humid en vir onment on the cable eve n more severe test, so as to prevent the incident, the cable insulation testing even more importa nt.The first part of the thesis has a review-like character. It makes a

7、 brief in troduct ion of the characteristic of dielectric, and tha n the mecha ni sms of in sulati on age ing and the circuit model are in troduced. Some methods for in sulati on monitoring are also analyzed based on the circuit model. Second, focus on the design for the times the pressure of the ci

8、rcuit. The use of simulation software EWB for line simulation, select circuit parameters, the final production of physical and verification experiment.KEY WORDS: insulation parameters, simulation, additional DC power supply, voltage-doubli ng circuit目錄摘 要 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。ABSTRACT 5目錄 6第 1 章 緒論 91.1 電力電纜絕緣

9、診斷意義 91.2 課題研究背景及意義 91.3論文主要工作及研究容 101.3.1 論文的主要容 10第 2 章電力電纜的特性 112.1 電力電纜的使用概述及分類 112.1.1 電力電纜的使用概述 112.1.2 電力電纜的分類 112.1.2.1油浸紙絕緣統(tǒng)包電纜 6 112.1.2.2分相鉛包電纜 122.1.2.3自容式充油電纜 122.1.2.4橡皮電纜 122.1.2.5聚氯乙烯電纜 132.1.2.6交聯(lián)聚乙烯電纜 132.2電力電纜故障分類 132.2.1 電力電纜故障產(chǎn)生的原因及分類 132.2.2 電力電纜故障原因 132.2.3 故障的性質(zhì)與分類 142.3絕緣老化的

10、原因及類型 152.3.1 熱老化 152.3.2 機(jī)械老化 162.3.3 電老化 162.3.4 其它類型 172.4 絕緣介質(zhì)在電場(chǎng)作用下的特性 172.4.1 極化 172.4.2 電導(dǎo) 182.4.3 損耗 182.5 絕緣介質(zhì)的吸收現(xiàn)象 19第 3 章 電纜絕緣診斷技術(shù) 233.1 概況 233.2 電纜絕緣停止運(yùn)行診斷法 . 243.2.1 絕緣電阻的測(cè)量 243.2.2 泄露電流的測(cè)量 253.2.3 介質(zhì)損耗角正切值的測(cè)量 263.2.4 逆吸收電流法 273.2.5 殘余電荷法 273.2.6 電位衰減法 273.3 電纜絕緣在線診斷法 283.3.1 直流分量法 283.

11、3.2 局部放電法 293.3.3 差頻法 293.3.4 交流疊加法 303.3.5 諧波分量法 31第 4 章 附加直流電源絕緣檢測(cè)法 314.1 直流高壓發(fā)生器概述 314.2 直流高壓發(fā)生器的設(shè)計(jì) 314.2.1 直流高壓發(fā)生器的幾種產(chǎn)生方式 314.2.1.1 半波整流 314.2.1.2 工頻倍壓整流 324.2.1.3 中頻倍壓整流 324.2.2 倍壓電路的工作特性 334.2.2.1 倍壓整流電路基本原理 334.2.2.2 其他形式的倍加電路結(jié)構(gòu)的工作特性 334.3 倍壓電路參數(shù)選擇 . 384.3.1 電纜的實(shí)驗(yàn)特性 384.3.2 參數(shù)選擇 414.3.2.1 電容值

12、選擇 . 414.3.2.2 二極管選擇 454.4實(shí)驗(yàn) 454.5小結(jié) 48第 5 章論文總結(jié) 485.1論文工作總結(jié) 485.2 后續(xù)工作 48致 49參考文獻(xiàn) 50第 1 章 緒論1.1 電力電纜絕緣診斷意義隨著工業(yè)的發(fā)展、城市的擴(kuò)大，輸電、配電系統(tǒng)中電力電纜的比重在不斷提高。目 前所用的電力電纜大多采用有機(jī)絕緣材料，如油紙、橡膠、交聯(lián)聚乙烯等。如果電纜的 制作質(zhì)量好、運(yùn)行條件合適，而且不受外力等破壞，則電纜絕緣的壽命相當(dāng)長(zhǎng)。國(guó)外的 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)也證明了這一點(diǎn)： 制造敷設(shè)良好的電纜， 如有事故則大多是由于外力破壞或地 下污水的腐蝕等所引起的。 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展， 現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)也要求電

13、力電纜 的運(yùn)行是長(zhǎng)期、 連續(xù)和安全穩(wěn)定的。 然而由于電力負(fù)荷的不斷增加， 電力電纜由絕緣缺 陷所導(dǎo)致的事故隱患也在不斷增加， 因此如何保證電力電纜安全穩(wěn)定的運(yùn)行已成為了電 力系統(tǒng)中一個(gè)多因素、非常復(fù)雜的課題。1.2 課題研究背景及意義目前煤礦電氣設(shè)備檢修， 大多采用常規(guī)性的試驗(yàn)方法， 即定期停電對(duì)設(shè)備進(jìn)行絕緣 特性試驗(yàn)。這種測(cè)試方法不足之處：其一，需要設(shè)備退出運(yùn)行，進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)還必須設(shè)置 臨時(shí)試驗(yàn)線路，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，受人為因素影響，甚至使測(cè)量發(fā)生錯(cuò)誤，且試驗(yàn)電壓不是實(shí) 際運(yùn)行電壓，所測(cè)結(jié)果也不是系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下的絕緣情況; 其二，每次試驗(yàn)時(shí)間間隔過(guò)長(zhǎng)， 難以及時(shí)掌握電器設(shè)備絕緣特性的發(fā)展情況。 這

14、就使得絕緣事故常有發(fā)生， 而 事故之前的停電試驗(yàn)結(jié)果往往又是正常的。 而電氣設(shè)備的可靠運(yùn)行， 在很大程度上取決 于長(zhǎng)期工作電壓下設(shè)備絕緣的可靠性。雖然耐壓試驗(yàn)仍然是一種有效的發(fā)現(xiàn)故障的方 法，但為了保障電力電纜的安全運(yùn)行，電力電纜絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。目前，XLPE電力電纜的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)主要有直流分量法、直流疊加法、tg a法、局部放電法及低頻疊加法等。 國(guó)外，特別是歐美和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家， 這些方法己經(jīng)得到 較廣泛的應(yīng)用， 積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)， 在監(jiān)測(cè)方法和技術(shù)上處于領(lǐng)先地位， 其研究開(kāi)發(fā)的 絕緣監(jiān)測(cè)及檢測(cè)裝置已有較好的應(yīng)用效果； 更重要的是， 長(zhǎng)期的在線運(yùn)行提供了大量的 監(jiān)測(cè)結(jié)果，

15、 豐富了對(duì)電纜缺陷和老化的判據(jù)。 值得一提的是， 日本在交聯(lián)電纜的在線監(jiān) 測(cè)技術(shù)和方法上投入了大量人力和物力， 開(kāi)發(fā)了一些診斷設(shè)備， 并提出了電纜老化程度 的判據(jù)。而我國(guó)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)目前尚處于起步階段， 不少學(xué)者和研究單位對(duì)國(guó)外的監(jiān)測(cè) 技術(shù)和方法進(jìn)行跟蹤研究。 12 在電力電纜在線監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，國(guó)也有大量相關(guān)論文和研究 成果，但是目前投入實(shí)際運(yùn)行的在線監(jiān)測(cè)產(chǎn)品并不多見(jiàn)。煤礦生產(chǎn)以井下巷道作業(yè)為主， 隨著煤礦井下用電設(shè)備的日益增多和電壓等級(jí)的升 高，用電安全問(wèn)題亦日益突出， 其中漏電事故占有很大比重， 成為礦井安全的一大隱患 . 由于漏電的廣布性、隱密性、連續(xù)性、多發(fā)性和突發(fā)性，因此，危害性也就很大

16、。 3 我國(guó)煤礦井下多采用變壓器中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)供電， 電力的傳輸主要靠電纜。 電纜在運(yùn) 行過(guò)程中，因機(jī)械損傷、 操作過(guò)電壓和水分的逐漸滲入， 在電場(chǎng)長(zhǎng)期作用下部會(huì)出現(xiàn)局 部放電， 引起老化和絕緣電阻下降。 電纜絕緣電阻的下降會(huì)導(dǎo)致漏電流， 不但可能導(dǎo)致 人身觸電事故， 還會(huì)形成單相接地， 進(jìn)而發(fā)展成為相間短路。 對(duì)于絕緣水平比較薄弱的 煤礦井下電網(wǎng)， 如不及時(shí)斷開(kāi)故障饋線， 會(huì)引起系統(tǒng)的連鎖反應(yīng)， 嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)電弧造 成瓦斯和煤塵爆炸。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在供電事故中，電纜事故占 2 /3 左右，故預(yù)防及減少電 纜事故至關(guān)重要。根據(jù)我國(guó)煤礦 6KV 電網(wǎng)對(duì)地絕緣電阻的測(cè)量現(xiàn)狀，對(duì)對(duì)地絕緣參數(shù)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行

17、 研究。 對(duì)電纜絕緣參數(shù)檢測(cè)的研究， 不僅可以有效的減少井下供電故障， 更可以保障煤 礦的安全運(yùn)行。1.3 論文主要工作及研究容本論文主要是針對(duì)煤礦電力電纜絕緣檢測(cè)技術(shù)的研究， 首先統(tǒng)計(jì)電力電纜絕緣故障 的類型及原因， 明確故障發(fā)生發(fā)展的機(jī)理， 并進(jìn)一步了解電力電纜絕緣檢測(cè)技術(shù)的各種 方法，選擇一種方法對(duì)其進(jìn)行深入研究。1.3.1 論文的主要容（1）電力電纜的分類，電纜絕緣故障的原因及特性分析，絕緣診斷技術(shù)的研究 通過(guò)查閱大量文獻(xiàn)， 總結(jié)找出電纜發(fā)生故障的原因及故障類型， 工作量大， 并對(duì)上 述進(jìn)行研究；（2）對(duì)采用附加直流電源絕緣檢測(cè)法的直流電源進(jìn)行細(xì)致研究通過(guò)采用 EWB 仿真軟件，對(duì)直流

18、高壓發(fā)生器的參數(shù)選擇進(jìn)行仿真，選出參數(shù)。這 是本課題的關(guān)鍵所在；（3）根據(jù)所選參數(shù)，制作實(shí)物，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。第 2 章 電力電纜的特性2.1 電力電纜的使用概述及分類2.1.1 電力電纜的使用概述電線和電纜是電力系統(tǒng)中使用最為廣泛的設(shè)備， 在各類電氣事故波及的設(shè)備中， 與 電線電纜有關(guān)的占了幾乎 50%，其部分又是因?yàn)榻^緣損壞所致。 高壓電力電纜在區(qū)域間 傳輸大量電能的重要作用， 是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的動(dòng)脈， 人們對(duì)的它的絕緣檢測(cè)非常重視， 已經(jīng) 做了很多研究。在我國(guó)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，居民、廠礦用電量近幾年在飛速 的增加，但是對(duì)人們對(duì)低壓配電網(wǎng)絕緣狀況的監(jiān)測(cè)卻還沒(méi)得到足夠的重視， 并

19、因此造成 了相當(dāng)?shù)娜藛T傷亡和財(cái)產(chǎn)損失， 給人民群眾的生產(chǎn)、 生活帶來(lái)了很大的負(fù)面影響。 因此， 為了更加準(zhǔn)確、 可靠、方便的測(cè)量到反映電纜絕緣系統(tǒng)劣化程度的特征量， 及早發(fā)現(xiàn)絕 緣隱患，避免事故的發(fā)生， 不斷研究先進(jìn)的絕緣檢測(cè)技術(shù)和開(kāi)發(fā)出合適的絕緣檢測(cè)裝置 是十分必要和迫切的。2.1.2 電力電纜的分類現(xiàn)在使用的 35 KV 以下的電力電纜主要有橡皮絕緣電纜、聚氯乙烯絕緣電力電纜、 油浸紙絕緣電力電纜、 交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜 :35KV 以上電力電纜主要有高壓充油電 力電纜、交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜、 SF6 氣體絕緣電力電纜等。電力電纜按其絕緣層的結(jié)構(gòu)不同又可以分為油浸絕緣統(tǒng)包電纜、 鉛包電

20、纜、 自容式 充油電纜、橡皮絕緣電纜、聚氯乙烯絕緣電纜和交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜等幾種類型。 45 2.1.2.1 油浸紙絕緣統(tǒng)包電纜 6油浸紙絕緣電纜是將電纜線芯先分相包纏上油浸絕緣紙， 在線芯之間的空隙填充油 浸麻繩或紙帶， 然后再用油浸絕緣紙將幾個(gè)線芯統(tǒng)包起來(lái)。 統(tǒng)包紙不但滿足了線芯與外 防護(hù)層的絕緣要求， 而且還起到纏緊各個(gè)線芯的作用。 電纜線芯統(tǒng)包后， 外部再包上防 腐蝕和防外力損傷的護(hù)套層。統(tǒng)包型電纜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)省材料，價(jià)格也比較便宜，因此得到廣泛使用。 統(tǒng)包電纜具有如下缺點(diǎn)：（1）統(tǒng)包電纜線芯之間的空隙有大量的電纜油存在，當(dāng)使用溫度發(fā)生變化時(shí)，電 纜油和其他填充物就會(huì)出現(xiàn)一定的空間。

21、在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下， 電纜芯空間的氣體就要發(fā) 生游離現(xiàn)象，使電纜絕緣遭到破壞2）散熱能力差，絕緣容易老化，因此載流量受到一定的限制（ 3）由于電纜部有大量的電纜油存在，當(dāng)電纜垂直安裝或安裝地帶兩端有地面高 差時(shí)， 電纜油就很容易流向低洼的部位， 使該部位護(hù)套部壓力增大， 導(dǎo)致低端電纜漏油 或外護(hù)套脹裂，使電纜受到損壞。（ 4）由于電纜芯都統(tǒng)包在一起， 線芯無(wú)分相接地屏蔽， 而是共用一個(gè)外護(hù)套接地， 所以易引起短路故障。為避免電纜油流動(dòng)引起損傷， 電纜浸漬劑應(yīng)選用電纜工作的正常溫度下不會(huì)發(fā)生流 動(dòng)的浸漬劑，我們稱此種類型的電纜為不滴流統(tǒng)包電纜。2.1.2.2 分相鉛包電纜 分相鉛包電纜又稱為單芯電

22、纜。 在線芯的外部包纏有兩層半導(dǎo)體紙， 用以消除線芯表面平整而引起的電場(chǎng)畸變。半導(dǎo)體層外部包纏絕緣紙，絕緣紙外部纏一層半導(dǎo)體紙， 然后包上鉛包護(hù)套和防腐層。分相式單芯電纜采用圓形線芯， 分相屏蔽絕緣性能好， 部無(wú)油浸漬填充料存在， 不 會(huì)發(fā)生電纜油外漏現(xiàn)象。 分相式電纜散熱性能好， 可以增加線芯的載流量。 在安裝修理 時(shí)易于操作，彎曲時(shí)變形較小，因此它不但適應(yīng)于 10KV 及以下的電纜制作，同時(shí)也適 應(yīng)于 35KV 電壓等級(jí)的電纜制作。2.1.2.3 自容式充油電纜 自容式充油電纜在導(dǎo)線芯的中心留有一個(gè)油道， 油道與外部的供油箱相連接。 當(dāng)電 纜溫度升高時(shí)， 部的浸漬劑受熱脹， 多余的浸漬劑通

23、過(guò)油道流到供油箱。 當(dāng)電纜溫度下 降時(shí)，浸漬劑收縮，供油箱的油回流到電纜芯油道，保持電纜線芯部始終無(wú)間隙，不會(huì) 發(fā)生游離現(xiàn)象使絕緣層遭到破壞， 同時(shí)也避免了電纜溫度上升發(fā)生熱膨脹時(shí)使部壓力增 大，損傷絕緣層和外護(hù)套。自容式充油電纜制造工藝復(fù)雜，一般在高電壓電纜制造時(shí)才采用。 自容式充油電纜具有以下特點(diǎn)：（1）電場(chǎng)分布與單相電纜相同，使絕緣層在最佳狀態(tài)下工作。（2）運(yùn)行時(shí)不受溫度變化影響，保持壓在穩(wěn)定狀態(tài)，不會(huì)造成護(hù)套層損傷故障。（3）電纜部無(wú)間隙存在，使絕緣強(qiáng)度大為增強(qiáng)。（ 4）散熱條件好，允許工作溫度高，載流量大。2.1.2.4 橡皮電纜 橡皮電纜是在導(dǎo)線線芯外擠壓一層橡皮作為絕緣層， 用麻

24、作填料， 在線芯外部包纏 橡膠布帶或玻璃纖維帶以防止線芯松散。 再擠壓一層鉛包層， 最外層包上防腐用的鋼帶 作為外護(hù)套。橡皮電纜也可以采用聚氯乙烯或氯丁橡皮作為密封層。橡皮電纜的特點(diǎn)：（1）橡皮電纜耐電暈，耐腐蝕性能較差，不能制成高電壓電纜。（ 2）橡皮電纜柔軟易彎曲且耐低溫性能好， 適用于較低溫度下和變動(dòng)頻繁的場(chǎng)合。 （3）橡皮電纜電氣性能和化學(xué)性能穩(wěn)定，防水、防腐性能好。2.1.2.5 聚氯乙烯電纜 聚氯乙烯電纜構(gòu)造與油浸絕緣紙電纜基本相同，它的絕緣層是采用聚氯乙烯材料， 填充也是采用不吸潮的麻繩等材料， 外面再包纏襯層將線芯固定， 最后再擠壓上外護(hù)套 層。此種電纜的外護(hù)套有三種形式：無(wú)鎧

25、裝、鋼帶或鋼絲鎧裝、裸鋼絲鎧裝。聚氯乙烯電纜有如下特點(diǎn)： （1）具有良好的電氣性能，耐油、耐燃，價(jià)格便宜。（2）化學(xué)性能穩(wěn)定，安裝維護(hù)方便。（3）介質(zhì)損失大，且溫度升高時(shí)其電氣性能和機(jī)械性能明顯下降，因此限制其使 用電壓在 6KV 及以下電壓等級(jí)，且運(yùn)行溫度不得超過(guò) 65KV。2.1.2.6 交聯(lián)聚乙烯電纜 交聯(lián)聚乙烯電纜的結(jié)構(gòu)與聚乙烯電纜基本相同，它是在電纜線芯上先擠包一層1mm 厚的半導(dǎo)體交聯(lián)聚乙烯，在絕緣層外面也要包一層半導(dǎo)體丁基橡膠或擠包一層半 導(dǎo)體層，半導(dǎo)體層外再包一層 0.11mm 厚的鋼帶。成纜時(shí)線間的空隙也用填料填充使 其成圓形，再纏襯層將三芯固定，最后再擠壓外護(hù)套進(jìn)行鎧裝。交

26、聯(lián)聚乙烯電纜具有如下特點(diǎn)： （1）耐熱性能和絕緣性能好，載流量大。（2）重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便。（ 3）線芯分相屏蔽，不容易發(fā)生相間短路事故。但其價(jià)格較貴，成本較高。 4572.2 電力電纜故障分類2.2.1 電力電纜故障產(chǎn)生的原因及分類 電力電纜經(jīng)過(guò)敷設(shè)和長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行使用， 可能會(huì)發(fā)生故障，影響電力網(wǎng)的安全運(yùn)行。必須及時(shí)分清故障原因， 準(zhǔn)確判斷故障點(diǎn)， 從而消除故障。 了解電纜的故障原因及故障 類型，對(duì)于快速的定出故障點(diǎn)十分重要。2.2.2 電力電纜故障原因 電力電纜故障的原因是多方面的，大致可分為以下幾種： 8 （1）機(jī)械損傷。機(jī)械損傷引起的電纜故障占電纜故障事故的比例較大。例如在安裝

27、 過(guò)程中，不小心碰傷電纜；機(jī)械牽引力過(guò)大而拉傷電纜；或電纜過(guò)度彎曲而損傷電纜, 經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后就有可能發(fā)展成故障。(2) 電纜絕緣的破壞。電纜絕緣的破壞是故障產(chǎn)生的主要原因，特別是塑料絕緣的 電力電纜，絕緣在長(zhǎng)期電場(chǎng)的作用下，就會(huì)發(fā)生樹(shù)枝化放電，使絕緣降解破壞，造成貫 牙擊牙。電纜密封不嚴(yán)，絕緣層進(jìn)入水分而受潮，使電纜絕緣性能下降，甚至造成樹(shù)枝狀放 電或直接貫穿性擊穿，導(dǎo)致電纜出現(xiàn)故障。另外，在大氣過(guò)電壓和電力系統(tǒng)部過(guò)電壓的 作用下，使電纜絕緣層擊穿，形成故障，這種情形下?lián)舸c(diǎn)一般是由于存在材料缺陷。(3) 護(hù)層的腐蝕。由于地下酸堿腐蝕、雜散電流的影響，使電纜鉛包外皮受到腐蝕 出現(xiàn)麻點(diǎn)、開(kāi)裂

28、或穿孔，致使水分進(jìn)入電纜也可以造成故障。2.2.3故障的性質(zhì)與分類電力電纜故障的分類方法比較多，通常有以下幾種方法：(1)從故障形式上可分為串聯(lián)與并聯(lián)故障。串聯(lián)故障是指電纜一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體(包括鉛、鋁外皮)斷開(kāi)；并聯(lián)故障是指導(dǎo)體對(duì)外皮或?qū)w之間的絕緣下降，而不能承受正常 運(yùn)行電壓。導(dǎo)體斷路往往是電纜故障電流過(guò)大而燒斷的，這種故障一般伴有并聯(lián)接地或相間絕緣下降的情況。實(shí)際發(fā)生的故障絕大部分是單相對(duì)地絕緣下降故障。電纜故障點(diǎn)可用圖2-1所示的電路來(lái)等效。Rf代表故障點(diǎn)處絕緣電阻，G是擊穿電壓為Ug的擊穿 間隙，Cf代表局部分布電容，上述3個(gè)數(shù)值隨不同的故障情況變化很大， 并且相互之問(wèn) 并沒(méi)有必然的聯(lián)

29、系。間隙擊穿電壓Ug的大小取決于放電通道的距離，電阻 R的大小取決于電纜介質(zhì)的 碳化程度，電容C的大小取決于電纜絕緣材料的性質(zhì)和故障點(diǎn)受潮的程度，數(shù)值很小， 一般可忽略。主絕緣令屬屏蔽層/線芯圖 2-1 電纜故障等效電路圖 8（2）根據(jù)故障電阻與擊穿間隙情況，電纜故障可分為開(kāi)路、低阻、高阻與閃絡(luò)性故 障。開(kāi)路（斷路）故障：電纜的各線芯絕緣良好，但有一芯或數(shù)芯導(dǎo)體斷開(kāi)。具體表現(xiàn) 為電纜相間或相對(duì)地絕緣電阻達(dá)到所要求的圍值， 但工作電壓不能傳送到終端， 或終端 有電壓，但負(fù)載能力很差（低壓脈沖測(cè)試時(shí)，故障有反射且反射波與發(fā)射波同相 ）。低 阻絕緣故障：按照過(guò)去工程慣例，凡是電纜故障點(diǎn)的殘余絕緣電阻

30、小于 10 倍電纜特性 阻抗的電纜絕緣故障稱為低阻絕緣故障。 有時(shí)把故障點(diǎn)殘余絕緣電阻接近零的故障稱為 短路故障（低壓脈沖測(cè)試時(shí)，故障有反射且反射波與發(fā)射波反相 ）。高阻故障：按照過(guò) 去工程慣例，把電纜故障點(diǎn)的殘余絕緣電阻大于 10 倍電纜特性阻抗的故障均稱為高阻 故障（低壓脈沖測(cè)試時(shí)反射不明顯）。閃絡(luò)性故障：試驗(yàn)電壓升至某值時(shí)，泄漏電流突 然升高，監(jiān)視泄漏電流的表針間歇性擺動(dòng)。電壓稍下降時(shí)，此現(xiàn)象消失，但電纜絕緣仍 有極高的阻值。 閃絡(luò)性故障多是在進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)發(fā)生， 并多出現(xiàn)于電纜中間接頭或 終端頭。2.3 絕緣老化的原因及類型對(duì)于固體絕緣材料在使用一定的年限以后， 絕緣性能都會(huì)呈現(xiàn)一定

31、程度的劣化， 這 被稱為“絕緣老化”。這些損壞和劣化主要是由于機(jī)械力的作用、熱的作用、電場(chǎng)的 作 用、化學(xué)腐蝕等因素綜合作用產(chǎn)生的。由于絕緣層的介質(zhì)損耗，可能造成電纜過(guò)熱，進(jìn) 而加速了絕緣層老化。 電纜過(guò)負(fù)荷或散熱不良， 安裝于電纜密集區(qū)、 電纜溝及電纜隧道 等通風(fēng)不良處的電纜， 穿在干燥管中的電纜以及與熱力管道接近的電纜， 都會(huì)因過(guò)熱而 使絕緣加速老化。 絕緣材料老化的表現(xiàn)主要有絕緣電阻下降、 介質(zhì)損耗增大等， 對(duì)老化 了的絕緣材料進(jìn)行顯微觀察，可以發(fā)現(xiàn)樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)存在。絕緣材料的老化原因是多樣的、復(fù)雜的，最具代表性的主要有 :熱老化、機(jī)械老化、 電壓老化等。 92.3.1 熱老化熱老化指的是

32、絕緣介質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)在熱量的作用下發(fā)生變化， 使得絕緣性能下降的 現(xiàn)象。熱老化的本質(zhì)是絕緣材料在熱量的影響下發(fā)生了化學(xué)變化， 所以熱老化也被稱為 化學(xué)老化。一般情況下，化學(xué)反應(yīng)的速度隨著環(huán)境溫度的升高而加快。用于絕緣的高分 子有機(jī)材料會(huì)在熱的長(zhǎng)期作用下發(fā)生熱降解， 主要是氧化反應(yīng)，這種反應(yīng)也被稱為自氧 化游離基連鎖反應(yīng)，如聚乙烯的氧化反應(yīng)就是從 C-H鍵中H的脫離開(kāi)始的。熱老化使得絕緣材料的電氣和機(jī)械性能同時(shí)產(chǎn)生劣化， 絕緣壽命減少，但是最顯著 的表現(xiàn)還是材料的伸長(zhǎng)率、拉伸強(qiáng)度等機(jī)械特性的變化。例如 ，XLPE材料被認(rèn)為當(dāng)拉伸 率從初始的400%600%降低到100%寸壽命終止。9一般地區(qū)，大氣

33、的溫度對(duì)熱老化的作用不明顯， 炎熱高溫的地區(qū)作用相對(duì)大些，但 不是主要因素，熱老化主要是電力設(shè)備自身產(chǎn)生的比較大的熱量所致， 如電能損耗、局 部放電等引起的較大的溫升。為了防止絕緣材料被氧化，減緩連鎖反應(yīng)的速度，一般都 是采用添加抗氧化劑的方法。聚乙烯的抗氧化劑常使用苯酚系化合物，其主要作用是提 供H,與氧化老化連鎖反應(yīng)中產(chǎn)生的 ROO結(jié)合，以阻止連鎖反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累表明絕緣材料的熱老化壽命與溫度的關(guān)系服從Arrhenius定律，即式2.1:f（T） fcexp（存）（2.1 ）f（T）：表示老化狀態(tài)的物理量；Ea:引起老化所必須的能量；T:熱力學(xué)溫度；fc, k:常數(shù)，式 中

34、,fC, k和k由材料的特性決定。由上式可以看出 T越高，對(duì)材料的絕緣要求也越高， 相同絕緣材料的使用壽命成指數(shù)下降。熱氧化老化是熱和空氣中氧長(zhǎng)期聯(lián)合作用所引起的一種老化形式。 由于應(yīng)用中的絕 緣材料大部分都是要和空氣接觸（空氣中氧對(duì)氧化機(jī)理有很大影響），熱氧化老化是有機(jī) 絕緣材料老化的一種主要形式，習(xí)慣上又稱為熱老化。2.3.2機(jī)械老化機(jī)械老化是固體絕緣系統(tǒng)在生產(chǎn)、安裝、運(yùn)行過(guò)程中受到各種機(jī)械應(yīng)力的作用發(fā)生 的老化。這種老化主要是絕緣材料在機(jī)械應(yīng)力作用下產(chǎn)生微觀的缺陷，這些微小的缺陷隨著時(shí)間的流逝和機(jī)械應(yīng)力的持續(xù)作用慢慢惡化，形成微小裂縫并逐漸擴(kuò)大，直至引起局部放電等破壞絕緣的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象

35、也被稱為“電 -機(jī)械擊穿”。它對(duì)絕緣老化的速 度有很大的影響。2.3.3電老化電老化指的是在電場(chǎng)長(zhǎng)期作用下，電力設(shè)備絕緣系統(tǒng)中發(fā)生的老化。電老化機(jī)理很 復(fù)雜，它包含因?yàn)榻^緣擊穿產(chǎn)生的放電引起的一系列物理和化學(xué)效應(yīng)。一般可以用絕緣 材料的本征擊穿場(chǎng)強(qiáng)表示絕緣材料耐強(qiáng)電場(chǎng)的性能。 各種高分子材料的本征擊穿場(chǎng)強(qiáng)都 在 MV/cm 的數(shù)量級(jí)。但是，實(shí)際中絕緣材料的絕緣擊穿強(qiáng)度比本征擊穿強(qiáng)度要小很多。 這其中的原因是多種的，比如厚度效應(yīng)、雜質(zhì)的混入、制造時(shí)產(chǎn)生的氣孔、材料的不均 勻形成的凸起產(chǎn)生的電極效應(yīng)等等。 總之，本征擊穿強(qiáng)度表征的是理想情況下材料的擊 穿場(chǎng)強(qiáng)。 9固體絕緣材料的絕緣擊穿機(jī)理主要有以

36、下兩種理論 :（1）. 達(dá)到一定電場(chǎng)時(shí)，電子數(shù)量急劇增加，使得絕緣材料遭到擊穿破壞，由于擊穿 破壞的主要原因是電子，因而稱為“電擊穿” ；（2）. 在絕緣體上加上電壓后，有微電流通過(guò)，由這一電流產(chǎn)生的焦耳熱導(dǎo)致材料擊 穿破壞， 這被稱為“熱擊穿” 。此外，還有上文提到的“電機(jī)械擊穿” ，也是原因之一。和熱老化壽命類似，絕緣材料的電老化壽命 t與電場(chǎng)強(qiáng)度E的關(guān)系滿足“n次方法則”，如式 2. 2 所示：t k* E n（2.2）前已提及， 介質(zhì)電老化的主要原因是介質(zhì)中的局部放電。 固體介質(zhì)耐受局部放電的 性能是有差別的， 例如有機(jī)高分子聚合材料的短時(shí)擊穿場(chǎng)強(qiáng)很高， 但因耐受局部放電的 性能差，因

37、此長(zhǎng)時(shí)間擊穿場(chǎng)強(qiáng)并不高。 在絕緣設(shè)計(jì)時(shí)必須將工作場(chǎng)強(qiáng)選得比局部放電起 始場(chǎng)強(qiáng)低，以保證電氣設(shè)備有足夠長(zhǎng)的壽命。2.3.4 其它類型 其它類型還包括光氧化，臭氧氧化，生物氧化，高能輻射氧化等。 當(dāng)然絕緣老化是電場(chǎng)、熱、機(jī)械力、環(huán)境 （水分、等 ）等眾多因素綜合作用的結(jié)果，是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，在推算絕緣材料使用壽命時(shí)應(yīng)該盡量綜合以上因素考慮。2.4 絕緣介質(zhì)在電場(chǎng)作用下的特性絕緣介質(zhì)在電場(chǎng)作用下，會(huì)呈現(xiàn)出極化、電導(dǎo)、損耗等其它重要特性。2.4.1 極化任何不同的絕緣材料， 都可以認(rèn)為是置于電極之間的電介質(zhì)， 并呈現(xiàn)電介質(zhì)的特性， 極化現(xiàn)象就是其一。 極化是指置于電場(chǎng)中的電介質(zhì)， 沿著電場(chǎng)方向產(chǎn)生

38、偶極矩、 在電介 質(zhì)表面產(chǎn)生束縛電荷的現(xiàn)象。根據(jù)形成極化機(jī)理的不同，介質(zhì)極化可以分為以下四種 : （1）電子和離子的位移極化；（2）熱離子位移極化；（3）偶極子極化；（4）夾層極化。242電導(dǎo)對(duì)于理想絕緣介質(zhì)而言，不含任何自由的帶電粒子，電導(dǎo)率c等于0,介質(zhì)是不導(dǎo)電的。但是實(shí)際上，c總會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)很小的值，就是說(shuō)，介質(zhì)中有少量自由的帶電粒子 存在。帶電粒子在電場(chǎng)的作用下會(huì)定向運(yùn)動(dòng)， 形成微弱的電流，這就是平時(shí)所說(shuō)的絕緣 漏電流。介質(zhì)中的載流子一般是自由離子，它們來(lái)源于介質(zhì)本身，也有的來(lái)自外部雜質(zhì)。外 部溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)就越劇烈，對(duì)自由離子的約束也越小，形成的電導(dǎo)電流越大， 這一點(diǎn)和金屬的導(dǎo)電

39、特性是完全相反的。此外，介質(zhì)在外加高壓電場(chǎng)的作用下，會(huì)形成一定程度的電離，使得載流子數(shù)目增多，c下降。當(dāng)然，介質(zhì)受潮后 c也會(huì)下降。表征電導(dǎo)的參數(shù)是電導(dǎo)率 Y，在高電壓工程中一般常用電阻率P （ P =1/ Y來(lái)表征介質(zhì)的絕緣電阻。電介質(zhì)電導(dǎo)主要是離子電導(dǎo)，其電導(dǎo)隨溫度的變化規(guī)律與屬于電子電 導(dǎo)的金屬材料是相反的。243損耗絕緣介質(zhì)在電場(chǎng)的作用下會(huì)產(chǎn)生電能的損耗， 這些損耗主要來(lái)自以下三個(gè)方面：（1） 電導(dǎo)損耗；（2）極化損耗；（3）游離損耗。9如圖2-2所示，介質(zhì)兩端施加交流電壓 U時(shí)，由于介質(zhì)中有損耗，所以電流I不是 電容電流，而是包含有有功和無(wú)功兩個(gè)分量 Ir和lc。I=Ir+Ic圖2-

40、2 介質(zhì)在交流電壓作用下的電流相量圖6由圖2-3所示，介質(zhì)在交流電壓作用下的功率三角形可見(jiàn)，介質(zhì)損耗(2.3)P=Qtan S =U Ctan SIr圖2-3 介質(zhì)在交流電壓作用下的功率三角形用介質(zhì)損耗P表示介質(zhì)品質(zhì)好壞是不便的，因此 P值和試驗(yàn)電壓、試品電容量等 因素有關(guān)，不同試品間難以相互比較，所以改用介質(zhì)損失角的正切tan （介質(zhì)損失角S 是功率因數(shù)角的余角）來(lái)判斷介質(zhì)的品質(zhì)。tan S同& 一樣，是僅取決于材料的特性 而與材料的尺寸無(wú)關(guān)的物理量。有損介質(zhì)可用電阻、電容的串聯(lián)或并聯(lián)等效電路來(lái)表示。 如果損耗主要是電導(dǎo)引起 的，則常用并聯(lián)等效電路；如果損耗主要由介質(zhì)極化及連接導(dǎo)線的電阻等引

41、起，則常用 串聯(lián)等效電路。2.5絕緣介質(zhì)的吸收現(xiàn)象許多電氣設(shè)備的絕緣都是多層的，多層介質(zhì)的特性可以粗略地用雙層介質(zhì)來(lái)分析， 如下圖2-4所示。Vt圖2-4(b)吸收曲線圖2-4 (a)雙層介質(zhì)的等效電路C1、C2-介質(zhì)1、2的等效電容R1、R2-介質(zhì)1、2的絕緣電阻當(dāng)開(kāi)關(guān)Q合上，直流電壓加到絕緣介質(zhì)上后，電流表 A的讀數(shù)變化如圖2-4(b)中 曲線所示。直流電壓加上瞬間，電流很大，回路電流主要由電容電流分量組成。 而加壓時(shí)間很 久之后，電容Cl和C2相當(dāng)于開(kāi)路，回路電流為泄露電流lg,此時(shí)lg取決于絕緣電阻R1 與R2之和，這就出現(xiàn)了由最初的電容電流到最終的泄露電流之間的過(guò)渡過(guò)程。當(dāng)試品 電容

42、量較大時(shí)，這一過(guò)渡過(guò)程進(jìn)行得很慢，甚至達(dá)數(shù)分鐘或更長(zhǎng)。圖2-4(b)中陰影部分 的面積為絕緣在充電過(guò)程中逐漸“吸收”的電荷Qa。這種逐漸“吸收”電荷的現(xiàn)象叫作“吸收現(xiàn)象”，對(duì)應(yīng)的電流la稱為吸收電流。它是由于介質(zhì)中偶極子逐漸轉(zhuǎn)向，并沿 電場(chǎng)方向排列而產(chǎn)生的。9當(dāng)開(kāi)關(guān)合上時(shí)，絕緣兩端突然有一個(gè)很大的電壓變化，在極短的時(shí)間(t=0+)介質(zhì) 上的電壓按電容分壓，此時(shí)UiC2C1 C2(2.4)C1C1C2(2.5)當(dāng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，介質(zhì)上的電壓將按電阻分壓，此時(shí)回路電流U1U2lgUR1R2(2.6)U 二R1 R2(2.7)(2.8)由上=0+至電壓達(dá)到穩(wěn)態(tài)一般有一個(gè)過(guò)渡過(guò)程，例如，當(dāng)式(2.7 )中

43、U1比式(2.4)中 的U1小時(shí)，在過(guò)渡過(guò)程中C1要放電，同時(shí)C2要進(jìn)一步充電。這個(gè)過(guò)渡過(guò)程的快慢取 決于時(shí)間常數(shù)T(C a)舔(2.9)由以上分析可見(jiàn)，加上試驗(yàn)電壓后，流過(guò)試品的電流由兩部分組成。 第一部分為傳 導(dǎo)電流lg,其大小與試品總的絕緣電阻（R+R2 ）成反比；第二部分為吸收電流la,其 大小與試品絕緣的均勻程度密切相關(guān)， 如試品為均勻介質(zhì)，或RiCi -RC2,則吸收電流很 小，吸收現(xiàn)象便不明顯。如果試品很不均勻，或者 RiCi與R2C2相差很大，則吸收現(xiàn)象 十分明顯。在相同的電壓下，不同設(shè)備的絕緣其總電流隨時(shí)間下降的曲線不同。 即使同一設(shè)備， 絕緣受潮或有缺陷時(shí)，其總電流也要發(fā)生

44、變化。當(dāng)絕緣受潮或有缺陷時(shí)，電流的吸收現(xiàn) 象不明顯，總電流隨時(shí)間下降較緩慢，而試品的絕緣電阻與電流成反比。因此，根據(jù) 115/160的變化，就可以初步判斷絕緣的狀況。通常用吸收比Ka來(lái)表示Ri5U/I15I151 60(2.10)式中，l15,R15為加壓15s時(shí)的電流和對(duì)應(yīng)的絕緣電阻；l60,R60為加壓60s時(shí)的電流和對(duì) 應(yīng)的絕緣電阻。極化指數(shù)用PI來(lái)表示PIRominR1min(2.11)即試品在加壓后10分鐘時(shí)的視在電阻值和1分鐘時(shí)的視在電阻值之比。顯然，對(duì)于不均勻試品的絕緣，如果絕緣狀況良好，則吸收現(xiàn)象明顯，Ka值遠(yuǎn)大于1, PI值也較大。如果絕緣嚴(yán)重受潮，松弛極化變得不明顯，由于

45、Ig大增，Ia迅速衰 減，Ka值接近于1，PI也較小。推薦的K,PI與絕緣狀況的關(guān)系見(jiàn)下表所示：表2-1 K,PI與絕緣狀況的關(guān)系狀態(tài)KPI危險(xiǎn)1.11.42.0吸收比、極化指數(shù)與絕緣吸收系數(shù) G和吸收時(shí)間常數(shù)的關(guān)系式如下：(2.12)15/TK 1 Ge1 Ge 60/TPI60/T1 Ge600/T1 Ge絕緣吸收系數(shù)G主要取決于介質(zhì)的不均勻程度(2.13)當(dāng)絕緣材料絕緣良好或者很差時(shí)，G都會(huì)表現(xiàn)出較小的值，使得試品吸收比 K偏小，這導(dǎo)致用吸收比 K來(lái)判別絕緣狀況 的優(yōu)劣變得不確定。與吸收比K相比,用極化指數(shù)PI來(lái)衡量絕緣狀況的優(yōu)劣有其優(yōu)越性。通常,T - 100200s,于是Ge-600

46、/T0,所以，式(2.13)可以簡(jiǎn)化為式(2.14):PI1 Ge 60/T(2.14)因此可以看出，PI與吸收時(shí)間常數(shù)T成單調(diào)變化的關(guān)系，而且，因?yàn)槭窃跍y(cè)試電 壓施加比較長(zhǎng)的時(shí)間后測(cè)量的，受幾何電容充電電流的影響較小，所以現(xiàn)在有學(xué)者提出 用PI代替K作為絕緣性能判別指標(biāo)要更科學(xué)的觀點(diǎn)。但是，我們應(yīng)該看到受到 G值與材料絕緣優(yōu)劣關(guān)系的不確定性的影響，單純靠K或者PI來(lái)衡量材料絕緣性能好壞都是片面的，應(yīng)該結(jié)合絕緣電阻Rc的值等參數(shù)來(lái)綜合判斷。而且，僅依據(jù)一次測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)判斷絕緣狀況的劣化也是不充分的，重要的是對(duì)各參數(shù)進(jìn)行的長(zhǎng)期觀察和對(duì)比，分析各參數(shù)的變化趨勢(shì)，并以此為依據(jù)，判斷絕緣老化情 況和剩余

47、絕緣壽命。第 3 章 電纜絕緣診斷技術(shù)3.1 概況對(duì)運(yùn)行電纜實(shí)施絕緣檢測(cè)的目的是了解電纜及其附件的老化情況， 以其判斷是否能 繼續(xù)可靠工作，進(jìn)而評(píng)估其殘余壽命。檢測(cè)方式分為破壞性實(shí)驗(yàn)與非破壞性實(shí)驗(yàn) 2 種。破壞性試驗(yàn)又稱絕緣耐壓試驗(yàn)， 是指在高于設(shè)備工作電壓下進(jìn)行的試驗(yàn)， 它是在特 定波形電壓下使缺陷部位擊穿， 以篩選出能繼續(xù)可靠運(yùn)行的直接方法。 它主要有交流耐 壓和直流耐壓兩種試驗(yàn)， 旨在揭露危險(xiǎn)性大的集中性絕緣缺陷， 保證絕緣有一定的裕度。 需要指出的是， 耐壓試驗(yàn)可能會(huì)對(duì)試品產(chǎn)生某些損壞， 從而影響絕緣壽命。 其波形和電 壓值的差別有不同篩選效果， 顯然，對(duì)運(yùn)行電纜絕緣老化檢出與竣工交接

48、試驗(yàn)有不盡相 同的考慮。 10非破壞性試驗(yàn)又稱為絕緣特性試驗(yàn)， 是指在較低電壓下用其它不會(huì)損傷絕緣的方法 來(lái)測(cè)量絕緣的各種特性，從而判斷絕緣部有無(wú)缺陷。目前國(guó)外對(duì)高壓XLPE 電纜絕緣老化檢測(cè)技術(shù)的研究近年來(lái)才見(jiàn)有少量報(bào)導(dǎo)，只查閱到日本、荷蘭 2 個(gè)國(guó)家的有關(guān)情況。(1)日本：日本用基于高壓XLPE電纜線路運(yùn)行實(shí)際性能的評(píng)估來(lái)考慮實(shí)施必要 的絕緣檢測(cè)，主要有：電纜本體。66kV電纜少數(shù)出現(xiàn)PD老化導(dǎo)致絕緣故障是由EVT 引起的，故需有能檢出 EVT 的檢測(cè)方法。東京電力公司近年來(lái)開(kāi)發(fā)出了損失電流法來(lái) 用于對(duì)長(zhǎng)約1000km、無(wú)徑向防水層的66kV電纜水樹(shù)檢測(cè)。由于110kV以上XLPE電 纜迄

49、今未發(fā)生過(guò)因絕緣老化而導(dǎo)致的故障， 又因其具有金屬套防水， 絕緣層厚度足以適 應(yīng)水樹(shù)生長(zhǎng)，故對(duì)其檢測(cè)的必要性目前還不迫切。電纜附件。66kV預(yù)制應(yīng)力錐式終端在長(zhǎng)期運(yùn)行后曾因硅脂脫失導(dǎo)致?lián)舸?275kV 擠出模塑式接頭運(yùn)行后曾發(fā)生絕緣擊 穿，原因是有纖維狀雜質(zhì)混入了終端與接頭， 通過(guò)對(duì)擠出安裝工藝進(jìn)行改進(jìn)完善后將可 避免此類缺陷，但預(yù)制式附件的絕緣界面弱點(diǎn)難以杜絕，故宜實(shí)施PD檢出，且需運(yùn)用適應(yīng)有多種干擾源的現(xiàn)場(chǎng) PD檢測(cè)儀。如今，對(duì)66500kV XLPE電纜線路主要實(shí)施的 是PD檢測(cè)。（2）荷蘭：荷蘭在150kV XLPE電纜線路運(yùn)行多年突然發(fā)生終端擊穿的情況后， 針對(duì)預(yù)應(yīng)力錐硅脂流失等絕

50、緣界面缺陷的檢出，明確了需采取PD檢測(cè)法。為此，他們開(kāi)發(fā)出了適合現(xiàn)場(chǎng)用的高頻 PD（ HFPD）或超高頻PD （VHFFD）新型檢測(cè)儀。英國(guó)、 澳大利亞、瑞士等歐洲國(guó)家也有同類應(yīng)用。3.2電纜絕緣停止運(yùn)行診斷法3.2.1絕緣電阻的測(cè)量絕緣電阻是反應(yīng)絕緣性能的最基本指標(biāo)之一，通常用兆歐表進(jìn)行測(cè)量。規(guī)定所加電壓60s后測(cè)得的數(shù)值為該試品的絕緣電阻。兆歐表的接線柱有三個(gè)（見(jiàn)圖3-1）: “線路”（L）、“接地”（E）、“保護(hù)環(huán)”（G）。電力線路或照明線路測(cè)量絕緣電阻時(shí)L接電線,E接,所測(cè)的是電線與間的絕緣電阻。對(duì)于電纜線路，除了 E接纜殼L接纜芯外,還需將電纜殼芯之間的層絕緣接于 G端鈕 上，以消除

51、因表面漏電而引起的誤差。 對(duì)于測(cè)量不同芯線芯數(shù)的電纜的絕緣電阻時(shí)，不需 被測(cè)試部分也應(yīng)短路接地。圖3-1兆歐表的使用對(duì)于使用兆歐表的注意事項(xiàng)有以下：（1）.測(cè)量前須將被測(cè)試對(duì)象之額定電壓了解清楚，相應(yīng)地選擇搖表之電壓等級(jí)，使二者額定電壓相適應(yīng)。一般應(yīng)用的搖表有500V，1000V，2500V，5000V之分,原則上測(cè)量低壓電氣設(shè)備的絕緣電阻應(yīng)使用低電壓的搖表， 測(cè)量高壓電氣設(shè)備的絕緣電 阻應(yīng)使用高電壓搖表，否則，搖表電壓大于被測(cè)試設(shè)備電壓，其測(cè)量值會(huì)偏小，反之則 偏大，達(dá)不到應(yīng)有的要求。與此同時(shí)，搖表的選擇還要考慮儀表的測(cè)量圍(儀表的量程 )是否合適， 即搖表的測(cè)量圍不應(yīng)過(guò)多的超過(guò)被測(cè)試設(shè)備的

52、絕緣電阻值， 不然的話讀數(shù)誤 差較大。另外，有的搖表儀表盤(pán)刻度 (標(biāo)尺)不是從零開(kāi)始，而是從1兆歐或 2兆歐開(kāi)始， 這種表不適宜測(cè)潮濕場(chǎng)所低壓電氣設(shè)備或低阻值電氣設(shè)備的絕緣電阻值，因?yàn)榈陀?1 兆歐儀表不能顯示準(zhǔn)確數(shù)值。(2).測(cè)量前檢查搖表是否完好。為此，先將搖表的端鈕“ L”與“E”端開(kāi)路(不 接被測(cè)品)搖動(dòng)手柄達(dá)到其額定轉(zhuǎn)速，此時(shí)觀察搖表指針是否指“”位置 ；然后將端鈕 “L”與“E端短封，再慢速搖動(dòng)手柄，此時(shí)觀察搖表指針是否指“ 0 ”位置。若開(kāi)路 指匕”，短路指“ 0”說(shuō)明搖表處在完好狀態(tài)。反之，則說(shuō)明搖表有問(wèn)題。( 3) .被測(cè)試對(duì)象若是運(yùn)行中的電纜，應(yīng)先停電，實(shí)行安全技術(shù)措施，經(jīng)

53、過(guò)充分的 放電后才可進(jìn)行測(cè)試工作，以保證表和人身安全。測(cè)試前應(yīng)將搖表放在干燥、清潔、平 穩(wěn)、安全、離被測(cè)試設(shè)備距離適當(dāng)并遠(yuǎn)離磁場(chǎng)干擾的位置， 這是使用搖表應(yīng)具有的必要 條件。測(cè)試前應(yīng)記錄周圍環(huán)境的濕度和溫度。 應(yīng)該使用專用的測(cè)量導(dǎo)線或者絕緣強(qiáng)度高 的多芯軟導(dǎo)線，將搖表端鈕“ L”連接至被測(cè)試對(duì)象的“相線”，端鈕“E”連接至被測(cè) 試對(duì)象的外殼上。( 4) .測(cè)量開(kāi)始應(yīng)將搖表?yè)u柄轉(zhuǎn)至額定轉(zhuǎn)速后開(kāi)始計(jì)時(shí)。 有的人忽視或做不到這一 點(diǎn)，這將導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差，應(yīng)引起注意。( 5) . 正確讀取測(cè)量數(shù)據(jù)和對(duì)測(cè)量結(jié)果妥善地分析、 處置以及做好測(cè)試記錄是正確 使用搖表的注意事項(xiàng)之一。 搖表的轉(zhuǎn)動(dòng)， 即便到了

54、規(guī)定的測(cè)量時(shí)間 1 分鐘或更長(zhǎng)的時(shí)間 后，除觀看指示數(shù)值外，應(yīng)先斷開(kāi)“ L”測(cè)試導(dǎo)線，再停止搖表轉(zhuǎn)動(dòng)，切莫反其道而行 之。測(cè)量工作完畢，對(duì)被測(cè)試設(shè)備要先行放電，尤其對(duì)容性的電力電容器、高壓長(zhǎng)距離 電力電纜等要長(zhǎng)時(shí)間的充分放電，確認(rèn)無(wú)電壓后，再作收尾工作。3.2.2 泄露電流的測(cè)量在直流電壓作用下測(cè)量泄露電流， 實(shí)際上也就是測(cè)量絕緣電阻。經(jīng)驗(yàn)表明：當(dāng)所 加的直流電壓不高時(shí)， 有泄露電流換算得出的絕緣電阻值比兆歐表測(cè)絕緣電阻能獲得更 多的信息。 但當(dāng)用較高的電壓來(lái)測(cè)泄露電流時(shí)， 就有可能發(fā)現(xiàn)兆歐表所不能發(fā)現(xiàn)的絕緣 損壞或弱點(diǎn)。 一個(gè)良好的絕緣， 在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)電壓作用下， 其泄露電流不應(yīng)隨加壓

55、時(shí)間的延長(zhǎng)而增大。讀取泄露電流值的時(shí)間，一般規(guī)定為達(dá)到試驗(yàn)電壓后 1 分鐘。在進(jìn)行泄露電流試驗(yàn)時(shí)， 要求整流回路的高壓直流電源必須穩(wěn)定， 主要測(cè)量隨時(shí)間變化。與吸收電流相比，絕緣材料受潮后泄露電流會(huì)增加。當(dāng)介質(zhì)上所加電壓去掉后， 介質(zhì)放電會(huì)出現(xiàn)吸收過(guò)程類似的過(guò)程，但沒(méi)有泄露電流現(xiàn)象?？筛鶕?jù)下面的極化指數(shù)和 泄露指數(shù)來(lái)判斷受潮程度。(3.1)(3.2)極化指數(shù)=ho泄露指數(shù)=4I D10式中，li為加電壓1min后的電流;Iio為加電壓10min后的電流；Idio為開(kāi)始放電10min 后的電流。3.2.3介質(zhì)損耗角正切值的測(cè)量圖3-2有損耗介質(zhì)的電壓電流矢量圖如圖3-2所示，當(dāng)絕緣介質(zhì)上施加交流

56、電壓時(shí)，流過(guò)的電流包含比施加電壓超前n /2的電容電流lc和與電壓同相位的電流Ir，形成全電流I。如果I與lc間的相位角為 則絕緣介質(zhì)的損耗 W為2W u|l|tg CU| tg(3.3)式中，C為絕緣介質(zhì)的電容；3為交流電壓的角頻率；tg S被稱為介質(zhì)損失角正切，它是交流電壓作用下電介質(zhì)中電流的有功分量和無(wú)功分量的比值，是一個(gè)無(wú)量綱的數(shù)，反映的是電介質(zhì)單位體積中能量損耗的大小。在一定的電壓和頻率下，介質(zhì)損失角正切值（tg 與絕緣介質(zhì)的形狀、大小無(wú)關(guān)， 只與介質(zhì)的固有特性有關(guān)。tg S可以有效地發(fā)現(xiàn)絕緣受潮、穿透性導(dǎo)電通道、絕緣含氣 泡的游離、絕緣分層和脫殼以及絕緣有臟污或劣化等缺陷。測(cè)量tg S值，主要的測(cè)量方法是通過(guò)在電纜導(dǎo)體和屏蔽層