摘要：在城市化建设过程中，为了便于维护及保持城市美观，大量应用了交联聚乙烯低压电力电缆。为保证供电质量及安全稳定性，有必要对电缆健康状况进行定期检测，其中对电缆交联状况进行检测是重要的手段之一，本文针对低压电缆的交联检测方法及其寿命评估进行深入探讨。
关键词：低压电缆；交联聚乙烯；交联检测；寿命评估
电力电缆相对于传统的架空线路有着诸多的优点，如安全性高、维护方便等，在城市化进程中得到了广泛的应用。电缆作为重要的电能输送介质，其运行健康状况直接影响着送电安全及稳定性。在实际的运行维护过程中，通过对其交联性能进行检测，能够使我们准确地把握其健康状况，指导我们进行相应的检修维护。本文将对目前应用较为广泛的几种检测方法进行简单了解，并对如何进行寿命评估进行探讨。
一、影响电力交联的因素
在电力电缆的日常运行过程中，其所处运行环境、承载电流、电压大小都会对其交联状况造成影响，随着交联的逐渐老化，会对电缆的运行造成隐患，如不进行及时处理，会因交联击穿出现接地、短路、断线及闪络等故障。
（一）电树枝老化
在电缆的生产过程中，由于工艺等方面限制，在交联层会存在空隙、杂质或者毛刺等缺陷，这些缺陷是造成电缆交联老化的根源，当处于电、热、机械力、环境等多方面因素的共同影响下，会分别出现诸如水树枝、局部放电等老化情况，而最终发生的交联击穿都是由于出现了电树枝现象。电树枝老化无论是在引发还是生长阶段，都是一个复杂的、多因素综合作用下的结果。这一老化过程具有差异性强、速度快等特点，极难防范[1]。
（二）热老化
热老化指的是电缆交联由于受热而发生的不可逆的缓慢化学反应，会对交联材料的结构和成分造成巨大的影响。不同的交联材料，其热老化程度也不同。交联的化学反应速度和热老化程度与温度升高呈正比例关系。热老化会影响XLPE电缆的电气特性和机械性能，在影响交联聚乙烯的结晶形态和分子结构的同时，也使得电缆机械性能产生劣化，具体表现为交联材料的伸长率、拉伸强度等机械特性的变化。热老化过程中所需要的热量主要来自电缆在运行过程中由于电能损耗产生的热量。
（三）机械老化
造成电缆机械老化的原因主要包括：①电线电缆敷设装置时不按标准施工，形成机械伤害；②在直埋电线电缆上搞土建施工，极易伤害运行中的电线电缆；③在运行过程中受到震动，与电缆桥架发生摩擦，尤其是在弯曲、穿孔位置，极易出现交联损伤，甚至破损。
（四）水老化
前面提到由于生产工艺限制，在电缆交联层会存在杂质、缺陷及微观空隙或气隙，当其处于电场及水分的共同作用下，会在交联层中出现水树枝。水树枝的引发和生长是多方面因素共同作用下的结果，具有永久性、起始电场低、高电导率、高介电常数、亲水性强等诸多特点，所以是影响电缆正常运行的一个重要隐患。尤其是水树枝的生长会造成交联结构的永久性破坏，同时，水树枝的生长会降低交联电阻、增大介质损耗角、降低交流电压击穿场强、增大电缆内局部应力进而造成机械损伤[2]。
二、电力电缆交联检测方法
交联作为电力电缆重要的电性能指标，目前的检测方法主要有介质损耗角的测量、泄露电流的测量、交联电阻的测量等方法。
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（一）介质损耗角的测量
介质损耗角的测量是判断交联故障的最有效手段之一。其测量结果与材料特性有关，而与材料尺寸、体积无关，利用这一方法能够很好地判断电缆的交联情况，特别是对于交联受潮、老化变质等分布性缺陷的检测有着非常高的准确性。
（二）泄露电流的测量
泄露电流相当于直流电压加在电阻上产生的稳定电流，其大小能够反映电缆交联品质的优劣，可以由此为依据判断交联体内部是否存在受潮、局部缺陷、表面脏污等问题。在测量泄漏电流时需要加载的电压为两倍以上的额定电压。其测量原理和耐压实验相同，测量时需要的高压直流电源可利用交流试验变压器通过整流产生。
（三）交联电阻的测量
通过对交联电阻的测量，能够准确地判断电缆交联状况，如是否存在受潮、局部严重受潮、贯穿性缺陷等问题。交联电阻是判断运行电缆品质变化的重要依据。在对电力电缆交联电阻的测量过程中广泛应用到兆欧表法，即使用兆欧表对电缆交联进行摇测，这种方法具有便宜、接线简单、操作简便等诸多优点，所以常常作为设备的一种前期检测方法[3]。
三、电缆寿命评估方法
综上所述，我们了解到电缆交联老化是一个不可逆的、逐渐形成的有害变化过程。交联系统的性能受老化影响情况取决于外加应力的类型和使用的交联材料。其中外加应力也被称为老化因素，主要是电、热、机械和环境四类，只由一个老化因素引起的老化称为单因素老化，由多个老化因素造成的老化称为多因素老化。随着电缆运行时间推移，其老化程度会不断加深，最终交联性能劣化严重，导致电缆交联失效。通常，失效也就意味着发生交联击穿。在这种情况下，交联寿命被定义为发生交联击穿的时间。不同的老化过程决定了XLPE电缆交联失效的时间。
据统计，电力电缆故障的主要原因是建设施工、安装工艺不当、过负荷、主交联老化等。单纯通过对电缆交联老化情况分析的寿命评估，并不能全面反映电缆的使用寿命，而应在基于可靠性的基础上对电缆寿命进行预测评估。在实际的寿命预测过程中，传统的常规评定法周期较长，实际意义差，所以广泛应用了加速评定法来对电缆寿命进行评估，较为常用的评定法为Weibull分布模型，根据Weibull分布模型建立电缆的可靠性模型，并通过分析比较，采用LS-SVM回归方法来确定模型的形状参数。最终通过进一步计算得到电缆的使用寿命数据。
四、结语
随着用户对于用电质量要求的不断提高，电缆作为重要的电能输送载体，更好地保证其健康状况有着积极的意义，通过对其交联状况的检测分析，准确地评估其使用寿命，对于及时、合理地进行电缆维护、更换能起到重要的指导作用。本文只是简单地对几种交联检测方法进行了了解，并对基于可靠性的寿命评估进行了探讨。在实际的使用过程中，电缆的交联状况及使用寿命会受到多方面因素的应用，具有不确定性，在对其进行检测时要具体问题具体分析，充分考虑其实际所处环境。
参考文献：
[1]姚晓明.低压电缆交联状态检测方法及寿命评估[J].四川建材，2017，43（01）：197-198.
[2]韩雪梅.交联聚乙烯交联料在电线电缆中的地位[J].化学与粘合，2018.（03）：53-56.
[3]周涛，徐允祥，马星河，马利.矿用高压电缆交联在线监测系统的研究[J].中州煤炭，2016（01）：95-97+111.
作者简介：
石谷华1980年，性别女，民族汉，籍贯梧州，学历本科，职称：助理工程师，工作单位：广西梧州华光电线电缆有限公司，研究方向：1kv低压电缆。
论文作者:石谷华
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/18
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