摘要：目前的高压电力电缆绝缘在线监测方法存在无法将主绝缘和外护层绝缘故障进行区分的问题。分析了国内外现有高压电力电缆绝缘在线监测方法存在的问题，提出了利用电缆护套感应电压和护套接地环流进行在线监测，可以区分电缆主绝缘和外护层绝缘故障的在线检测原理，介绍了在实验室搭建的高压电力电缆绝缘在线监测模拟实验装置，经验证实测值与理论计算值一致。
关键词：高压电力电缆；接地环流；感应电压，绝缘在线监测方法
引言
在电力电缆线路中，如何有效地保证线路的绝缘水平，是影响线路正常运行的一个重要因素。这就需要对线路的安全水平进行测试、判断，及时发现电缆在运行的过程中出现的问题，对电力电缆线路出现的故障要进行在线监测，能够提高电力部门的服务效率。
1研究现状
电力电缆绝缘水平的高低对于电缆的安全性起决定性作用，因此应该对电缆的绝缘性进行及时有效的诊断，从而找到问题并及时解决。现在对于35kV及其以下的电缆主绝缘以及110kV及其以上的电缆外护层的绝缘故障进行了在线的检测。但是国内外现有的高压电力电缆绝缘在线检测方法，对于电缆的主绝缘和外护层的绝缘故障难以进行明确的区分。因此，研究出一种将两种故障进行很好区分的方法显得尤为重要。
2现有监测方法分析
目前，对于110～500kV的高压电力电缆绝缘进行在线检测的方法主要有接地线电流法、环流法等。对于接地线电流法，主要用来对电缆的主绝缘的故障进行监测，电缆的老化、受潮等情况都可以被及时检测出来。而环流法主要是用来对电缆金属护套的多点接地故障进行监测的一种方法，这两种方法都是通过对电缆接地的电流进行监测来对电缆绝缘是否存在故障进行判断。工程中的电缆护套的接地一般都是一大段分为三个小段，然后适应护套的交叉互联换位的方式。如果护套是交叉排列的，并且电缆是正三角形的排列且长度相等的情况下，就能够使得护套内的磁感应环流为0。而电缆如果处于水平排列的状态，三个小段的长度相等时，护套内就会有很小的正常的磁感应环流。当出现故障的时候，电缆的护套中机会出现很大的故障接地电流。可是电缆的主绝缘发生故障时也会产生相同的效果，因此无法对两种情况进行明确的区分。
3新监测方法原理
针对目前的高压电力电缆在线监测存在的一些问题，对此进行了研究提出了一种新的监测方法，即通过对大段的电缆接头的护套感应电压进行监测，从而对电力外护层的绝缘情况进行判断，通过对大段电缆的两端的护套环流进行检测，从而判断主绝缘是否存在故障的方法，来对电力的绝缘进行研究。这种新方法能够很好地弥补之前的方法存在的漏洞，取得了很好地效果。
4高压电力电缆绝缘在线监测新方法的模拟实验
在对现场的高压电力电缆护套接地电流、电缆护套感应电压进行在线监测前，首先需要在实验室进行模拟实验，以便调试测量系统。电缆芯线与接地电缆护套之间的主绝缘可用电容进行模拟，电缆护套感应电压的产生可用变压器进行模拟，故障可用电阻进行模拟。故用电容、变压器、电阻建立了一套高压电力电缆在线监测模拟实验装置，以模拟电缆在正常运行和故障情况下，现场的电缆护套接地电流和电缆护套感应电压。
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5故障模拟
5.1计算和测量
电缆的三相护套中的感应电压以及电缆中的三相负荷电流之间存在着正比的关系。在正常运行情况下，电缆护套的感应电压应该在220V。在这种情况下，电阻的分压器的两个电阻分别是100kΩ以及1kΩ，它的分压比是100V，因此经过分压之后输出的电压应该是2。2V。由于隔离田雅琪的电压之和应该为0，因此经过隔离变压器副边的环流也为0。为了对第一小段的A相电缆护套的多点接地故障进行模拟，因此我们将隔离变压器其中的两个T1，T2进行接地，通过隔离变压器T1的副边电流就变成了0。58A，电流传感器1实际测出来的值也是这些，并且其他的电流测量结果与预期的结果相符，即在误差允许的范围内，实际的测量值和理论值是相同的。
5.2电缆主绝缘容性电流
6国内外XLPE电力电缆绝缘在线监测研究动态
目前国内外对XLPE电力电缆绝缘在线监测的研究，已提出了如下几种方法。
6.1直流成分法
如果运行中的XLPE电缆绝缘体产生了水树枝，则在运行中的交流电压作用下，由于水树枝的整流作用将产生一个微弱的直流电流分量(nA级)流过绝缘体。研究表明，水树枝发展得越长，树枝密度越大，流经电缆绝缘的电流中的直流成分就越大。通过检测这一直流分量来判断电缆绝缘老化的方法，称为直流分量法。有人建议，用直流分量的大小来估计XLPE电缆的老化程度。但是，直流分量法中测得的电流极微弱，有时也不大稳定，目前还难以仅由此来做出判断。其主要的问题是在现场进行支流分量法的测量时，微小的干扰电流就会引起很大的误差。其干扰主要来自被测电缆的屏蔽层，与大地之间的杂散电流。
6.2直流叠加法
通过电缆所接的电压互感器的中性点或其它方法，将一小的直流电压，叠加到运行中的XLPE电缆的导体线芯上，用高灵敏度的电流表，测定出流过电缆绝缘体的直流漏电流(一般为nA级以上)，或测量其绝缘电阻，以此来判定绝缘的老化程度[11]。由于直流叠加法，是在交流高压上再叠以低压的直流电流，实验表明，对于10kV电压等级的XLPE电缆线路，叠加直流电压下的绝缘电阻的带电测量值，与停电后加直流高压时的测量结果很相近，因此可用来判断电缆的绝缘状况。目前直流叠加法在国内也有应用，但主要应用于电网中性点不接地，或经由消弧线圈接地的10~35kV的线路上。对于中性点直接接地的电网，则无法应用。但由于绝缘电阻与电缆的残余寿命的相关性并不是很好，其分散性太大，又因绝缘电阻与很多因素有关，很难以测量其绝缘电阻值老预测电缆的老化程度。实验表明，只有当XLPE电缆中的水树枝发展到80%绝缘厚度以上时，才会使绝缘电阻显著下降到“危险值”。所以，该法虽然比较易于实现在线监测。但是，当护层绝缘电阻太低时，也难以获得准确读数。
7结语
本文主要对现有高压电力电缆的绝缘在线检测方法进行了简单的分析，指出了其不足，并且阐述了新的方法来克服现有的问题，并且通过模拟实验验证了其可行性。
参考文献
[1]张峥，赵子玉.高压电力电缆绝缘在线监测新方法及其实验研究[J].供用电，2012(2)
[2]李国信，张晓滨，高永涛.电力电缆测试方法与波形分析[J].中原工学院学报，2010（6）.
[3]熊元新，刘兵.基于行波的电力电缆故障测距方法[J].高电压技术，2010（1）.
论文作者:郝永俊
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/19
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