摘要: 本文主要介绍了电缆的一般结构，目前电缆检测的方法及意义，分析了影响电缆绝缘性能的因数以及电缆运行的等效电路。本文的分析能为丰富低压电缆绝缘状态检测提供一定的理论借鉴和实践参考。
关键词:低压电缆 绝缘状态 在线检测
低压电缆多采用橡胶绝缘，电缆在使用过程中，由于橡胶的氧化分解作用，使硫化橡胶的电物理和机械性能发生变化：变硬、变脆，在橡皮上形成裂纹，空气和水分填充在裂纹中使电缆老化加剧，最终导致绝缘击穿或短路。为了减少设备停机时间和降低生产成本，因此低压电缆绝缘检测系统对于保证设备的安全运行起到了非常重要的作用。对电缆目前技术状态的确切评价不仅从保证电力设备工作可靠性的观点来看是重要的
1 电缆故障的类型、老化原因及绝缘电阻检测
电缆故障是指电缆在预防性试验时发生绝缘击穿或在运行中，因绝缘击穿、导线烧断等而迫使电缆线路停电的故障。常见的故障有接地故障、短路故障、断线故障、闪络性故障和混合型故障等。电缆老化原因可分为：电缆老化的因素一般涉及电、热、机械与环境等方面。
对于电缆的故障点检测一般都要经过故障类型的诊断、故障点测距、精确定点三个主要步骤。故障类型诊断主要是确定电缆故障点的故障相别，属于高阻接地或者低阻接地，以便于测试人员选择适当的检测方法。故障点测距也叫预定位，在故障电缆芯线上施加测试信号或者在线测量、分析故障信息,初步确定故障的距离,尽量缩小故障范围，以方便精确定点的进行。预定位方法一般可归纳为两大类，即经典法，如电桥法等；现代法,如低压脉冲法、高压闪络法等。精确定点是在预定位距离的基础上，精确地确定故障点所在实际位置，精确定点方法主要有声测定点法、感应定点法、时差定点法以及同步定点法等。测量绝缘电阻是发现电力设备是否有贯通的集中性缺陷、整体受潮或贯通性受潮等缺陷的一种手段。绝缘电阻的测试结果与测试接线、测量环境等多种因素有关，为了正确判别电气设备的绝缘性能，有必要对绝缘电阻的测量进行分析。
对于良好洁净的绝缘体， 无论绝缘体内或是表面的离子数都很少，电导电流很小，绝缘电阻值很大。如果绝缘存在贯通的集中性缺陷，例如开裂、脏污，特别是受潮以后，绝缘体的导电离子数要急剧增加，电导电流明显上升，绝缘电阻大大下降。实践证明，绝缘电阻大小常能灵敏地反映绝缘情况，有效地发现设备普遍受潮、局部严重受潮和贯穿性缺陷。因此，测定绝缘电阻也是研究绝缘材料的品质和特性，研究绝缘结构，以及产品在各种运行条件下的使用性能等方面的重要手段。对于己经投入运行的低压电缆，绝缘电阻是判断电缆品质变化的重要依据。
2 低压电缆和在线检测
2 . 1 低压电缆涵义界定按照耐受电压的不同, 可以将电力电缆简单划分为低、中和高压电缆。一般而言,低压电缆是指电压在0.6/1 kV及以下的电缆,如300/300 V、450/750 V电缆。其与中压和高压电缆的区别就在于有不同的耐受电压和绝缘及护套结构。
2 . 2 在线检测涵义界定和意义如果按照电缆运行是否带电对其进行测试和测量划分, 可以将检测划分为运行停止检测和在线检测两种, 在线检测是指对电缆在带电情况下进行的监测。其可以解决以往停止运行状态绝缘检测状态下间隔时间过长,不能及时发现电缆绝缘缺陷,特别是测试时会造成一定经济损失的弊端。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
总体而言, 低压电缆绝缘状态的在线检测一方面在工作中完成测量, 保证了供电效率, 低压下测试也降低了对电气设备绝缘的损坏; 另一方面运行测试比停止运行测试更能准确测出电气设备绝缘情况,且可随时测量, 保证了故障的发现和排查的实效;此外,在线检测还有利于建立电气设备绝缘状态数据库, 可以综合分析电缆绝缘趋势和预测绝缘寿命,并预警潜在的绝缘故障, 特别是在线监测还不需要设置测量临时接线,降低了检测成本,提高了检测效率。
3 低压电缆绝缘状态在线检测的方法
当前低压电缆绝缘状态常用的在线检测方法主要有温度法、局部放电法等。
3. 2 温度法
老化的低压电缆运行的主要表现为温度升高, 这与低压电缆的承受负荷大有关系,相同条件下,温度偏高的为老化相对严重的低压电缆。因此,对于低压电缆的在线监测还可以通过连续测试温度传感器的温度来进行, 而温度传感器通常配置在低压电缆外护套层或金属护套层。低压电缆的主要热源产生区是绝缘层的介质损耗,但电缆温度的升高不一定一定是由老化的绝缘层引起的。可以利用光纤光栅温度传感器在线监测低压电缆的绝缘状况, 以进一步判断老化的绝缘层是否是引起温度升高的原因。光纤光栅温度传感器原理如图2所示:其主要是通过激光发出的光信号,经调制后进入耦合器, 当调制区光和待测参数发生作用后, 光的波长、强度、相位等光学性质变化, 通过光纤进入探测器后获得被测参数。
3 . 3 局部放电法
实践表明, 在较高的电压水平下, 引起低压电缆产生绝缘击穿现象的主要原因是局部放电引起的。由于一些物理和化学现象会在低压电缆局部放电过程中产生, 因此, 可以通过监测物理和化学现象的特定量来表示局部放电的大小情况。其中, 研究最早且应用最广的测试方法是脉冲电流法, 它利用安装在局部放电多发的电缆附件处的高频宽带传感器来捕捉高频脉冲电流信号, 以此来测量并获得放电电流, 放电电流的平均重复率和平均电流强度。采集信号的准确性和精度是脉冲电流法实现低压电缆绝缘状态在线监测的关键。此外, 低压电缆绝缘状态局部放电在线监测的方法还有方向耦合法、差分法、超高频电感法、超声波检测法、电磁耦合法、电容分压法、电磁耦合法及电容分压法等。
4 低压电缆绝缘状态在线监测需要解决的其他问题
为有效保证低压电缆绝缘状态在线监测的效果和精确度,必须着力解决以下几个问题: 一是低压电缆在设备在线运行状态情况下回面临很多复杂的信号噪声和谐波, 因此在线监测应该解决提取微弱的特征信号并精确恢复微弱信号的技术问题;二是由于电源信号在电力设备运行状态在线检测情况下与电网的工频交流电信号不同,因此,选择合适的测试信号发生器以降低测试信号对电网负载正常运行的影响,这也是低压电缆绝缘状态在线监测必须解决的关键问题; 三是还要考虑在线检测状态下精确获取噪声信号有效特征的技术问题和怎样有效添加测试源到电网并努力减少测试源接地线电网故障(如短路)对电网的影响。
5 结论
低压电缆作为输电线路的一个组成部分，它以其占地少、供电可靠、可提高系统功率因素等优点日益成为企业输电线路的主力军，电气安全成为保障生产和人民群众安全的重要屏障，其中电缆绝缘起着尤为关键的作用。在实际工作中，首先在设计方面应做到技术先进、经济合理、安全实用、便于施工和维护；其次在施工时应按照设计图纸和施工规范精心组织、严格施工，杜绝质量隐患；最后在工程投入运行后，应定期做好维护试验工作，及时发现和消除事故隐患，使电力电缆工程质量长期处于可控、在控状态，提高电力系统供电可靠性和稳定性
参考文献
[1]周辉.谈电线电缆绝缘电阻的测试[J].测量与控制,2003:62.
[2]钱秋萍.交联聚乙烯电缆绝缘老化诊断技术的研究[J].大众科技,2004:15-16.
[3]俞钟棋.电缆工作寿命的评定方法[J].天津商学院学报,2002:32-34.
论文作者:梅术超
论文发表刊物:《电力设备》2017年第2期
论文发表时间:2017/4/6
标签：电缆论文; 在线论文; 低压论文; 故障论文; 测试论文; 状态论文; 电阻论文; 《电力设备》2017年第2期论文;