摘要:目前，交联聚乙烯电缆（XLPE）以其合理的结构、工艺以及优良的电气性能等优点，在国内外被越来越广泛使用。但是，近年来的运行和研究表明，交联电缆的绝缘材料在运行中易产生树枝性放电，造成绝缘老化、损伤，危及电缆安全运行。因此，充分认识交联电缆的绝缘特性，对保障设备乃至系统的安全运行具有十分重要的意义。本文基于10kV电缆常用的状态检修试验方法进行了分析。
引言
电力电缆在电力系统及城市配电网中使用广泛，它的绝缘状况直接影响电力系统发、供、配电的安全运行，因此应当按《规程》要求对其执行状态检修，以便及时发现缺陷。随着电网改造工程的不断深入，交联聚乙烯电缆（XLPE）越来越被广泛使用，理论和实践表明，直流耐压试验对交联聚乙烯电缆（XLPE）是无效切具有危害性，取而代之的试验方法是采用交流耐压试验，包括工频耐压试验、变频串联谐振耐压试验、超低频0.1Hz耐压试验、振荡电压试验等。但因传统的电力电缆定期试验模式已经不能完全适应电网发展的要求，在这种情况下，特高频局部放电检测技术、超声波局部放电检测技术、红外热成像检测技术等综合状态检修技术应运而生。
一、交联聚乙烯电缆（XLPE）停电试验介绍
电力电缆的薄弱环节是终端头和中间接头，往往由于设计不良或制作工艺、材料不当而带有缺陷。有的缺陷可在施工过程和验收试验中检出，更多的是在运行中逐渐发展、劣化直至暴露击穿。
1.1 测量绝缘电阻
从电缆绝缘电阻的数值可初步判断电缆绝缘是否受潮、老化，并可检查由耐压试验检出的缺陷性质，所以，耐压前后均应测量绝缘电阻。测量时，额定电压为1kV及以上的电缆应使用2500V兆欧表进行。
1.2 工频交流耐压试验
由于电缆是在工频交流下运行，所以交流耐压试验才是鉴定电气设备绝缘强度最直接的方法，它是判断电气设备能否出厂，能否投运，以避免发生绝缘事故最有效最主要手段。工频交流耐压试验在现场，橡胶电缆试验电压2.5U。+2kV,试验时间不少于5min,由于电缆一般比较长，等效电容量比较大，要求工频交流耐压试验设备的容量较大，试验起来很不方便。因此在GB12706.1-2008《额定电压35kV及以下铜芯、铝芯塑料绝缘电力电缆等一些相关规程中，只提到工频交流耐压试验，而较多介绍其他形式交流耐压试验，如变频串联谐振耐压试验、超低频0.1Hz耐压试验等。
1.3 变频串联谐振耐压试验
由于电力电缆等效电容量C。离散型太大，现场工频串联谐振耐压试验设备要求容量大，相对设备体积和重量较大，现场搬动、实施调谐比较困难，因此变频串联谐振耐压试验可解决这一难题。
变频串联谐振主要由变频电源、励磁变压器、谐振电抗器、高压分压器和补偿电容器五部分组成。与工频串联谐振耐压试验相比较，在变频谐振试验装置中，最为关键的部分为变频电源，伴随着电子技术的发展，变频电源也经历从电力晶体管(GTR)到绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的成熟时代。与工频串联谐振耐压试验有所不同的是回路频率，它不是固定的50Hz工频，而是频率在20-400Hz范围内变化。由于谐振频率变化范围也较大，谐振试验回路的品质因素Q的变化范围也较大，一般在几十至几百之间，由（1-1）可知，采用变频串联谐振方法比直接采用工频串联谐振耐压试验方法的电源功率小Q倍，从而使整套设备的体积和重量大大减小，在电力电缆耐压试验中得到广泛使用，在电力电缆绝缘性出厂、交接、例行、投运前试验中有着不可替代的地位。
试验电源输出功率为：
（1-1）
1.4 超低频0.1Hz耐压试验
超低频0.1Hz绝缘耐压试验实际上是工频耐压试验的一种替代方法。我们知道，在对大型发电机、电缆等试品进行工频耐压试验时，由于它们的绝缘层呈现较大的电容量，所以需要很大容量的试验变压器或谐振变压器。这样一些巨大的设备，不但笨重，造价高，而且使用十分不便。为了解决这一矛盾，采用了降低试验频率，从而降低了试验电源的容量。从国内外多年的理论和实践证明，用0.1Hz超低频耐压试验替代工频耐压试验，不但能有同样的等效性，而且设备的体积大为缩小，重量大为减轻 ，理论上容量约为工频的五百分之一，且操作简单，与工频试验相比优越性更多。这就是为什么发达国家普遍采用这一方法的原因。国家发改委已制定了《35kV及以下交联聚乙烯绝缘电力电缆超低频（0.1Hz）耐压试验方法》行业标准。我国正在推广这一方法，可广泛用于电缆、大型高压旋转电机的交流耐压试验之中。
二、交联聚乙烯电缆（XLPE）带电检测介绍
2.1 超声波局放检测
超声波是指振动频率大于20kHz的声波。因其频率超出了人耳听觉的一般上限，所以这种听不见的声波叫做超声波。超声波与声波一样，是物体机械振动状态的传播形式。在状态检修中超声波有以下技术优势：
(1)抗电磁干扰能力强，目前采用的超声波局部放电检测方法是利用超声波传感器在电力设备外壳部分进行检测。电力设备在运行过程中存在着较强的电磁干扰，而超声波检测是非电检测，其检测频段可以有效避开电磁干扰，取得更好的检测效果。
(2)便于实现放电定位。确定局部放电位置既可以为设备缺陷的诊断提供有效的数据参考，也可以减少检修时间，超声波信号在传播过程中具有很强的方向性，能量集中，因此在检测过程中易于得到定向而集中的波束，从而方便进行定位。
(3)适应范围广泛。超声波检测作为设备状态检测的主要手段已广泛运用，可有效地对开关柜、变压器、GIS等设备进行带电检测，及时发现设备中的内部问题，提高设备可靠性；也可用于配电系统中，解决配网设备的隐蔽性缺陷。
交联聚乙烯电缆（XLPE）在超声波局放检测中，对如沿面放电、相间放电等设备外表面放电缺陷类型较敏感，而暂态地电压检测则不是十分敏感。应结合超声波、暂态地电压、特高频局放检测技术、红外热成像检测技术等，当用一种局放检测方法检测到疑似放电信号时，须采用多种手段进行相互验证，综合判断分析。
2.2 特高频局部放电检测
特高频局部放电检是通过检测电磁波信号来实现局部放电检测，现场抗低频电晕干扰、机械振动等能力强。特高频局部放电检测适用于电网设备内部局部放电激发的电磁波能够传播出来并被检测到，对于交联聚乙烯电缆（XLPE）沿面和相间放电敏感度较低，当交联聚乙烯电缆（XLPE）存在较为严重的沿面或相间放电缺陷时候，特高频局部放电检测可以检测到明显的放电异常数据。该带电检测技术应结合超声波、暂态地电压局放检测技术、红外热成像检测技术等，综合判断分析。
2.3 红外热成像检测
红外热成像技术可以使人眼不能直接看到目标的表面温度分布，变成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的热图像，该技术始于军事，随着时代技术发展，目前红外检测技术已非常成熟。
如交联聚乙烯电缆（XLPE）存在沿面或相间放电，放电过程释放热能，在红外热成像检测中缺陷可呈现出明显的温差、温升异常部位，对于电缆终端电缆头、电缆伞裙局部区域、电缆根部整体、护层接地部位等应重点进行红外精确测温检测，把缺陷发现在萌芽阶段，并结合超声波、暂态地电压、特高频局放检测技术，采用多种手段进行相互验证，综合判断分析。
三、交联聚乙烯电缆（XLPE）状态检修介绍
那么何为状态检修？状态检修（condition based maintenance,CBM）是根据状态监测和诊断技术提供设备状态信息，综合采用先进技术手段对设备状态的健康和故障发展趋势做出评估来判断设备的异常，预测设备近期可能发生的故障，在设备发生故障前进行检修，根据设备的健康状态制定检修和维护策略。其能提高检修的针对性和有效性，提高设备的利用率，降低设备维修成本，提高检修水平，使电网运行更加安全、经济和可靠。
根据国网上饶供电公司状态检修现状，针对配网交联聚乙烯电缆（XLPE）综合状体检修进行分析，见图（3-1）。
配网交联聚乙烯电缆(XLPE)状态检修闭环流程图（3-1）
（1）根据国家电网公司《配网设备状态检修试验规程》对开关柜红外测温：1季度1次，带电检测局放测试：特别重要设备6月，重要设备1年，一般设备2年。
（2）通过带电检测技术对交联聚乙烯电缆（XLPE）进行检测，当发现带电检测数据异常，超过预警值时，因尽快安排停电检查试验。
（3）在停电检查试验进行交流耐压试验时，同时使用带电检测技术对缺陷点进行精确定位。找到缺陷部位进行检修消缺。
（4）消缺结束后，再次进行交流耐压试验与带电检测试验，用超声波局放声音判别法诊断缺陷信号已消失，特高频局放信号无异常，红外热成像温度均匀，无明显温升、温差，合格后方可投运。
（5）投运后48小时内进行带电检测复测，跟踪确认缺陷完全消除，结束该设备状态检修闭环工作。
结束语
状态检测是状态检修工作的核心内容，是加强设备状态管控水平重要手段，对于提前发现设备潜伏性缺陷，确保电网安全稳定运行具有重大的意义。希望与各位专工共同交流经验，研讨状态检测技术应用方法、方向与策略，促进运检效率和电网可靠性水平的不断提高。
论文作者:万昌朋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/10
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