電氣工程及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)論文 煤礦6kv電纜對(duì)地絕緣參數(shù)檢測(cè)技術(shù)的研究

西安科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)站名姓名專(zhuān)業(yè)電氣工程及自動(dòng)化年級(jí)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(lèi)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(lèi)，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(chēng)年月日繼續(xù)教育學(xué)院蓋章西安科技大學(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(chēng)年月日評(píng)審成績(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)審小組簽字西安科技大學(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(zhuān)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(zhuān)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(xiàn)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。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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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SUBJECTTHECOALMINE6KVELECTRICCABLETOGROUNDTHERESEARCHESWHICHINSULATEAPARAMETEREXAMINATIONATECHNIQUESPECIALTYELECTRICALENGINEERINGANDAUTOMATIONNAMESIGNATUREINSTRUCTORSIGNATUREABSTRACTWITHTHEDEVELOPMENTOFELECTRICALENGINEERINGANDTHEFURTHERDEMANDONTHESERVICERELIABILITYANDSAFETYOFPOWERSYSTEMS,THEINSULATIONMONITORINGTECHNIQUEHASBEENPAIDMUCHATTENTION,ATTHESAMETIME，ADVANCEDMETHODSANDDEVICESHASBEENINCONSTANTLYEMERGETHEELECTRICWIREELECTRICCABLEISTHEMOSTINCOMMONUSEELECTRICPOWEREQUIPMENTS,ALSOISTOAPPEARTOINSULATETOBREAKDOWNALLARATETHETALLESTEQUIPMENTSINTHEMEANTIMEBECAUSECOALBEDMOSTLYTHEPLACESUNDERGROUNDBESEVERAL100METERS,COLDANDHUMIDENVIRONMENTONTHECABLEEVENMORESEVERETEST,SOASTOPREVENTTHEINCIDENT,THECABLEINSULATIONTESTINGEVENMOREIMPORTANTTHEFIRSTPARTOFTHETHESISHASAREVIEWLIKECHARACTERITMAKESABRIEFINTRODUCTIONOFTHECHARACTERISTICOFDIELECTRIC,ANDTHANTHEMECHANISMSOFINSULATIONAGEINGANDTHECIRCUITMODELAREINTRODUCEDSOMEMETHODSFORINSULATIONMONITORINGAREALSOANALYZEDBASEDONTHECIRCUITMODELSECOND,FOCUSONTHEDESIGNFORTHETIMESTHEPRESSUREOFTHECIRCUITTHEUSEOFSIMULATIONSOFTWAREEWBFORLINESIMULATION,SELECTCIRCUITPARAMETERS,THEFINALPRODUCTIONOFPHYSICALANDVERIFICATIONEXPERIMENTKEYWORDSINSULATIONPARAMETERS,SIMULATION,ADDITIONALDCPOWERSUPPLY,VOLTAGEDOUBLINGCIRCUIT目錄摘要IABSTRACTIII目錄IV第1章緒論111電力電纜絕緣診斷意義112課題研究背景及意義113論文主要工作及研究?jī)?nèi)容2131論文的主要內(nèi)容2第2章電力電纜的特性321電力電纜的使用概述及分類(lèi)3211電力電纜的使用概述3212電力電纜的分類(lèi)32121油浸紙絕緣統(tǒng)包電纜632122分相鉛包電纜42123自容式充油電纜42124橡皮電纜52125聚氯乙烯電纜52126交聯(lián)聚乙烯電纜522電力電纜故障分類(lèi)5221電力電纜故障產(chǎn)生的原因及分類(lèi)5222電力電纜故障原因6223故障的性質(zhì)與分類(lèi)623絕緣老化的原因及類(lèi)型7231熱老化8232機(jī)械老化9233電老化9234其它類(lèi)型1024絕緣介質(zhì)在電場(chǎng)作用下的特性10241極化10242電導(dǎo)10243損耗1025絕緣介質(zhì)的吸收現(xiàn)象12第3章電纜絕緣診斷技術(shù)1631概況1632電纜絕緣停止運(yùn)行診斷法17321絕緣電阻的測(cè)量17322泄露電流的測(cè)量18323介質(zhì)損耗角正切值的測(cè)量19324逆吸收電流法20325殘余電荷法20326電位衰減法2033電纜絕緣在線(xiàn)診斷法21331直流分量法21332局部放電法22333差頻法22334交流疊加法23335諧波分量法24第4章附加直流電源絕緣檢測(cè)法2541直流高壓發(fā)生器概述2542直流高壓發(fā)生器的設(shè)計(jì)25421直流高壓發(fā)生器的幾種產(chǎn)生方式254211半波整流254212工頻倍壓整流254213中頻倍壓整流26422倍壓電路的工作特性264221倍壓整流電路基本原理264222其他形式的倍加電路結(jié)構(gòu)的工作特性2743倍壓電路參數(shù)選擇32431電纜的實(shí)驗(yàn)特性32432參數(shù)選擇354321電容值選擇354322二極管選擇4044實(shí)驗(yàn)4045小結(jié)42第5章論文總結(jié)4351論文工作總結(jié)4352后續(xù)工作43致謝44參考文獻(xiàn)45第1章緒論11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)內(nèi)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。12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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)主要有直流分量法、直流疊加法、TG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(xiàn)運(yùn)行提供了大量的監(jiān)測(cè)結(jié)果，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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)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(xiàn)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。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)期作用下內(nèi)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(xiàn)，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。13論文主要工作及研究?jī)?nèi)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(lèi)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。131論文的主要內(nèi)容（1）電力電纜的分類(lèi)，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(lèi)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21電力電纜的使用概述及分類(lèi)211電力電纜的使用概述電線(xiàn)和電纜是電力系統(tǒng)中使用最為廣泛的設(shè)備，在各類(lèi)電氣事故波及的設(shè)備中，與電線(xiàn)電纜有關(guān)的占了幾乎50，其中大部分又是因?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(chǎng)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。212電力電纜的分類(lèi)現(xiàn)在使用的35KV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(lèi)型。452121油浸紙絕緣統(tǒng)包電纜6油浸紙絕緣電纜是將電纜線(xiàn)芯先分相包纏上油浸絕緣紙，在線(xiàn)芯之間的空隙內(nèi)填充油浸麻繩或紙帶，然后再用油浸絕緣紙將幾個(gè)線(xiàn)芯統(tǒng)包起來(lái)。統(tǒng)包紙不但滿(mǎn)足了線(xiàn)芯與外防護(hù)層的絕緣要求，而且還起到纏緊各個(gè)線(xiàn)芯的作用。電纜線(xiàn)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(xiàn)芯之間的空隙內(nèi)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。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）由于電纜內(nèi)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)套內(nèi)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(xiàn)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(chēng)此種類(lèi)型的電纜為不滴流統(tǒng)包電纜。2122分相鉛包電纜分相鉛包電纜又稱(chēng)為單芯電纜。在線(xiàn)芯的外部包纏有兩層半導(dǎo)體紙，用以消除線(xiàn)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(xiàn)芯，分相屏蔽絕緣性能好，內(nèi)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(xiàn)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。2123自容式充油電纜自容式充油電纜在導(dǎo)線(xiàn)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)，內(nèi)部的浸漬劑受熱脹，多余的浸漬劑通過(guò)油道流到供油箱內(nèi)。當(dāng)電纜溫度下降時(shí)，浸漬劑收縮，供油箱內(nèi)的油回流到電纜芯油道，保持電纜線(xiàn)芯內(nèi)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)使內(nèi)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，保持內(nèi)壓在穩(wěn)定狀態(tài)，不會(huì)造成護(hù)套層損傷故障。（3）電纜內(nèi)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。2124橡皮電纜橡皮電纜是在導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)芯外擠壓一層橡皮作為絕緣層，用麻作填料，在線(xiàn)芯外部包纏橡膠布帶或玻璃纖維帶以防止線(xiàn)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。2125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，內(nèi)填充也是采用不吸潮的麻繩等材料，外面再包纏內(nèi)襯層將線(xiàn)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)鎧裝、內(nèi)鋼帶或內(nèi)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。2126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(xiàn)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011MM厚的鋼帶。成纜時(shí)線(xiàn)間的空隙也用填料填充使其成圓形，再纏內(nèi)襯層將三芯固定，最后再擠壓外護(hù)套進(jìn)行鎧裝。交聯(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(xiàn)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。45722電力電纜故障分類(lèi)221電力電纜故障產(chǎn)生的原因及分類(lèi)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(lèi)型，對(duì)于快速的定出故障點(diǎn)十分重要。222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81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，造成貫穿擊穿。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)內(nèi)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)裂或穿孔，致使水分進(jìn)入電纜也可以造成故障。223故障的性質(zhì)與分類(lèi)電力電纜故障的分類(lèi)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21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)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。圖21電纜故障等效電路圖82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(xiàn)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)到所要求的范圍值，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)的殘余絕緣電阻小于10倍電纜特性阻抗的電纜絕緣故障稱(chēng)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(chēng)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(chēng)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內(nèi)。23絕緣老化的原因及類(lèi)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)一定程度的劣化，這被稱(chēng)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(guān)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。9231熱老化熱老化指的是絕緣介質(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(chēng)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(chēng)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CH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400600降低到100時(shí)壽命終止。9一般地區(qū)，大氣的溫度對(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21（21）FT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,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(chēng)為熱老化。232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)EXPACEFFK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(guān)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)象也被稱(chēng)為“電機(jī)械擊穿”。它對(duì)絕緣老化的速度有很大的影響。233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(chēng)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(chēng)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(lèi)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(mǎn)足“N次方法則”，如式22所示（22）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。234其它類(lèi)型其它類(lèi)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、陽(yáng)光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NTKE慮。24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。241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)率等于0，介質(zhì)是不導(dǎo)電的。但是實(shí)際上，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，下降。當(dāng)然，介質(zhì)受潮后也會(huì)下降。表征電導(dǎo)的參數(shù)是電導(dǎo)率，在高電壓工程中一般常用電阻率（1/）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22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IC。圖22介質(zhì)在交流電壓作用下的電流相量圖由圖23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PQTANU2CTAN（23）圖23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)損失角是功率因數(shù)角的余角）來(lái)判斷介質(zhì)的品質(zhì)。TAN同R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(xiàn)的電阻等引起，則常用串聯(lián)等效電路。25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24所示。圖24（A）雙層介質(zhì)的等效電路圖24B吸收曲線(xiàn)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24B中曲線(xiàn)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C1和C2相當(dāng)于開(kāi)路，回路電流為泄露電流IG，此時(shí)IG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24B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IA稱(chēng)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)間內(nèi)（T0）介質(zhì)上的電壓按電容分壓，此時(shí)21CU（24）（25）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（26）而（27）（28）由T0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（27）中U1比式（24）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)（29）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IG，其大小與試品總的絕緣電阻（R1R2）成反比；第二部分為吸收電流IA，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R1C1R2C2,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R1C1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(xiàn)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)I15/I60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122CU12GIR112U221R121R（210）式中，I15,R15為加壓15S時(shí)的電流和對(duì)應(yīng)的絕緣電阻；I60,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（211）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21K,PI與絕緣狀況的關(guān)系狀態(tài)KPI危險(xiǎn)1420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212213絕緣吸收系數(shù)G主要取決于介質(zhì)的不均勻程度。當(dāng)絕緣材料絕緣良好或者很差時(shí)，60601515/ARUIK10MINRPI15/60TEK60/1TEPIGG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,T100200S,于是GE600/T0，所以，式213可以簡(jiǎn)化為式21460/1TPIGE（214）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(guān)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(guān)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絕緣壽命。第3章電纜絕緣診斷技術(shù)31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(chēng)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試驗(yàn)有不盡相同的考慮。10非破壞性試驗(yàn)又稱(chēng)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，從而判斷絕緣內(nèi)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(xiàn)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?75KV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(lèi)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)66500KVXLPE電纜線(xiàn)路主要實(shí)施的是PD檢測(cè)。（2）荷蘭荷蘭在150KVXLPE電纜線(xiàn)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(lèi)應(yīng)用。32電纜絕緣停止運(yùn)行診斷法321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(xiàn)柱有三個(gè)見(jiàn)圖31“線(xiàn)路”L、“接地”E、“保護(hù)環(huán)”G。電力線(xiàn)路或照明線(xiàn)路測(cè)量絕緣電阻時(shí)L接電線(xiàn),E接大地,所測(cè)的是電線(xiàn)與大地間的絕緣電阻。對(duì)于電纜線(xiàn)路,除了E接纜殼L接纜芯外,還需將電纜殼芯之間的內(nèi)層絕緣接于G端鈕上,以消除因表面漏電而引起的誤差。對(duì)于測(cè)量不同芯線(xiàn)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31兆歐表的使用對(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)量范圍儀表的量程是否合適，即搖表的測(cè)量范圍不應(yīng)過(guò)多的超過(guò)被測(cè)試設(shè)備的絕緣電阻值，不然的話(huà)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?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(guān)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(guān)察搖表指針是否指“0”位置。若開(kāi)路指“”，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)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?chē)h(huán)境的濕度和溫度。應(yīng)該使用專(zhuān)用的測(cè)量導(dǎo)線(xiàn)或者絕緣強(qiáng)度高的多芯軟導(dǎo)線(xiàn)，將搖表端鈕“L”連接至被測(cè)試對(duì)象的“相線(xiàn)”，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)，即便到了規(guī)定的測(cè)量時(shí)間1分鐘或更長(zhǎng)的時(shí)間后，除觀(guān)看指示數(shù)值外，應(yīng)先斷開(kāi)“L”測(cè)試導(dǎo)線(xiàn)，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。322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(lèi)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。極化指數(shù)31泄露指數(shù)32式中，I1為加電壓1MIN后的電流I10為加電壓10MIN后的電流；ID10為開(kāi)始放電10MIN后的電流。323介質(zhì)損耗角正切值的測(cè)量圖32有損耗介質(zhì)的電壓電流矢量圖如圖32所示，當(dāng)絕緣介質(zhì)上施加交流電壓時(shí)，流過(guò)的電流包含比施加電壓超前/2的電容電流IC和與電壓同相位的電流IR，形成全電流I。如果I與IC間的相位角為，則絕緣介質(zhì)的損耗W為2UITGCTG（33）式中，C為絕緣介質(zhì)的電容；為交流電壓的角頻率；TG被稱(chēng)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)，10I10DI反映的是電介質(zhì)內(nèi)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可以有效地發(fā)現(xiàn)絕緣受潮、穿透性導(dǎo)電通道、絕緣內(nèi)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值，主要的測(cè)量方法是通過(guò)在電纜導(dǎo)體和屏蔽層之間施加一個(gè)理想交流電源，測(cè)量電壓電流相位差來(lái)推算TG，或者采用西林電橋進(jìn)行測(cè)量。324逆吸收電流法該方法為在對(duì)電纜施加直流電壓后，檢測(cè)導(dǎo)體對(duì)屏蔽層短路時(shí)的電流。由于也是吸收現(xiàn)象影響了電流的衰減，所以被稱(chēng)為逆吸收電流。逆吸收電流的衰減情況和吸收電流一樣，也反映了絕緣介質(zhì)局部缺陷、發(fā)生水樹(shù)枝等老化現(xiàn)象的程度。因?yàn)槭嵌搪贩烹婋娏鳎院统潆婋娏鞣较蛳喾础?25殘余電荷法殘余電荷法是先對(duì)電纜施加直流電壓一段時(shí)間一般為10分鐘，接著線(xiàn)芯接地5分鐘后再在線(xiàn)芯和屏蔽層之間施加交流電壓，這時(shí)測(cè)量流過(guò)的過(guò)渡直流電流IDT對(duì)時(shí)間T在1分鐘內(nèi)的積分值Q，Q即為殘留電荷。絕緣判定的依據(jù)為試驗(yàn)和實(shí)踐總結(jié)出來(lái)的交流擊穿電壓和殘余電荷的關(guān)系。一般殘余電荷越少表示絕緣性能越優(yōu)良。殘余電荷法對(duì)于局部老化的檢測(cè)精度較高，且不受串聯(lián)阻抗的影響。326電位衰減法給電纜施加電壓后，斷開(kāi)電源，由于電纜絕緣體的絕緣電阻作用，導(dǎo)體與屏蔽層之間的電位差將衰減。和電纜加電壓時(shí)的電流響應(yīng)一樣，電位衰減的快慢和絕緣老化狀況有關(guān)，其中，和水樹(shù)枝的狀況關(guān)系尤為密切。水樹(shù)枝多、貫穿程度大的電纜樣品電位衰減快，反之，則電位衰減較緩慢。如圖33圖3333電纜絕緣在線(xiàn)診斷法331直流分量法直流成分法的原理交聯(lián)電纜老化的過(guò)程中產(chǎn)生的水樹(shù)枝通常都是從絕緣層和其他介質(zhì)交界處開(kāi)始生長(zhǎng)。當(dāng)交聯(lián)電纜絕緣層含有水樹(shù)枝的時(shí)候，水樹(shù)枝和電纜導(dǎo)電線(xiàn)芯導(dǎo)線(xiàn)或者銅屏蔽層就構(gòu)成了針和板，兩個(gè)放電電極。水樹(shù)枝相當(dāng)于針形電極，電纜導(dǎo)線(xiàn)或者銅屏蔽層相當(dāng)于板形電極如圖34所示。由于棒板放電的過(guò)程中，棒極為正極性和負(fù)極性時(shí)的放電情況是不對(duì)稱(chēng)的，加上交流電壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生整流效應(yīng)，這就是含有水樹(shù)枝的電纜在運(yùn)行中產(chǎn)生直流分量的原因。直流分量是水樹(shù)導(dǎo)致絕緣能力降低的一個(gè)標(biāo)志，通過(guò)測(cè)量直流分量能夠診斷正在運(yùn)行中的交聯(lián)電纜絕緣老化的情況。直流法包括直流成分法和直流疊加法兩種具體方法。直流成分法測(cè)量運(yùn)行中XLPE電力電纜絕緣中的“水樹(shù)狀”劣化狀態(tài)，直流疊加法測(cè)量運(yùn)行中XLPE電力電纜直流絕緣電阻。前者以在線(xiàn)檢測(cè)水樹(shù)枝在工頻交流電場(chǎng)下因“整流效應(yīng)”所產(chǎn)生的微弱直流電流作為絕緣老化的判據(jù)；后者是采用對(duì)運(yùn)行中的電纜絕緣疊加一個(gè)小直流電勢(shì)，然后在電纜屏蔽層接地回路中測(cè)出所產(chǎn)生的直流電流的方法來(lái)獲知電纜的直流絕緣電阻。圖34電纜水樹(shù)枝原理圖332局部放電法對(duì)于局部放電法來(lái)說(shuō)，監(jiān)測(cè)主要是在終端頭和附件等處采集局部放電量。經(jīng)過(guò)小波理論和信號(hào)處理從干擾信號(hào)中來(lái)辨識(shí)XLPE電纜的局部放電量。水樹(shù)枝引發(fā)的初期，局部放電量大約為01PC。電力電纜局部放電量與電力電纜絕緣狀況密切相關(guān)，局部放電量的變化預(yù)示著電纜絕緣一定存在著可能危及電纜安全運(yùn)行壽命的缺陷。國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者、IEC、IEEE以及CIGRE等國(guó)際電力權(quán)威機(jī)構(gòu)一致推薦局部放電試驗(yàn)是作為XLPE絕緣電力電纜絕緣狀況評(píng)價(jià)的最佳方法。XLPE電力電纜的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)場(chǎng)所是一個(gè)包含許多變壓器、發(fā)電機(jī)、電容器等電氣設(shè)備的龐大的電力系統(tǒng)，其中，包含許多信號(hào)較大、波形較復(fù)雜的背景噪音和外界電磁干擾噪聲，例如，其周?chē)碾姎庠O(shè)備發(fā)電機(jī)的局部放電量就高達(dá)幾千個(gè)PC，并且波形復(fù)雜，頻域較寬。提取的電纜絕緣裂化信號(hào)極易淹沒(méi)在周?chē)母蓴_信號(hào)之中。333差頻法差頻在線(xiàn)監(jiān)測(cè)法的檢測(cè)方式與直流法相似，在工頻交流電下疊加低頻電壓，觀(guān)察其對(duì)老化電纜的響應(yīng)程度。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外研究的低頻疊加采用不同頻段和波形試探的現(xiàn)狀下，尋求出真正能體現(xiàn)電纜老化程度的低頻加載信號(hào)。近來(lái)，有研究發(fā)現(xiàn)在同時(shí)對(duì)含水樹(shù)枝XLPE電纜施加兩個(gè)頻率相近或相似呈倍數(shù)關(guān)系的正弦電壓時(shí)，檢測(cè)回路中會(huì)有超低頻水樹(shù)劣化特征電流信號(hào)產(chǎn)生，據(jù)此可對(duì)電纜絕緣的水樹(shù)枝老化狀態(tài)進(jìn)行在線(xiàn)診斷，這就是差頻監(jiān)測(cè)技術(shù)的理論基礎(chǔ)。如果施加50HZ工頻電壓疊加上去，形成的信號(hào)會(huì)淹沒(méi)在工頻供電的系統(tǒng)中，所以采用100HZ左右的低頻低壓電源供電。該方法可以用在不同電壓等級(jí)的電纜線(xiàn)上，根據(jù)電力電網(wǎng)的實(shí)際接線(xiàn)方式，不同的電壓等級(jí)需要在不同的部位疊加低頻信號(hào)。L0KV電纜可以采用類(lèi)似于直流疊加法，即通過(guò)消弧線(xiàn)圈的零序PT疊加；110KV/220KV電纜可以在電網(wǎng)PT二次測(cè)開(kāi)口三角端注入變頻恒流信號(hào)。差頻技術(shù)的主要難點(diǎn)在于研制一個(gè)有利于研究并且能工作在現(xiàn)場(chǎng)的頻段可調(diào)的變頻電源和尋找有效的變頻信號(hào)疊加位置以及大小。該方法的測(cè)量方式如圖35所示。圖35基于差頻法的測(cè)量原理圖334交流疊加法該方法是在電纜屏蔽層上疊加一個(gè)交流電壓頻率工頻頻率21測(cè)檢出1HZ的特征電流信號(hào)，從而判斷電纜的老化程度，交流疊加法檢測(cè)原理見(jiàn)圖36所示。圖36交流疊加法檢測(cè)原理圖試驗(yàn)表明，在給老化電纜屏蔽層上疊加不同頻率的交流電壓時(shí)，當(dāng)電壓頻率為100HZ時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)比較大的特征電流。進(jìn)一步的研究表明，該特征電流只在老化的電纜上產(chǎn)生，對(duì)于新電纜并不產(chǎn)生特征電流，并且當(dāng)疊加電壓的頻率為1014HZ時(shí)，特征電流達(dá)到最大值。這樣所得出的關(guān)系式為檢測(cè)電流頻率疊加電壓頻率工頻頻率2。與直流疊加法相比，交流疊加法所需電源的幅值較小，通常疊加5V的交流電壓就可得到明顯的特征電流，這使得交流疊加法能更容易地檢測(cè)出電纜老化信號(hào)；另外，交流疊加法所測(cè)得的特征電流的線(xiàn)性化程度要比直流疊加法好得多，因而，交流疊加法不失為在線(xiàn)檢測(cè)電纜的一個(gè)新方法。335諧波分量法由水樹(shù)枝引起老化的XLPE電纜會(huì)在損耗電流中產(chǎn)生諧波分量。研究表明，諧波分量能很好地表征電纜的老化程度。諧波分量是由于水樹(shù)枝的非線(xiàn)性伏安特性而產(chǎn)生。隨著電纜老化程度的增加，損耗電流波形畸變?cè)酱螅春械闹C波分量越來(lái)越大。這樣，諧波分量本身包含了更多的水樹(shù)枝老化信息。由于奇次諧波通常會(huì)給損耗電流測(cè)量帶來(lái)誤差，該方法通過(guò)對(duì)調(diào)制而產(chǎn)生的偶次諧波的測(cè)量，可避免這一問(wèn)題，并且在很大程度上不受雜散電流的影響，很值得借鑒。第4章附加直流電源絕緣檢測(cè)法41直流高壓發(fā)生器概述由于采用了附加直流電源絕緣檢測(cè)法，所以對(duì)于電源的研究很重要。由于直流高壓發(fā)生器是高壓試驗(yàn)儀器中主要測(cè)試設(shè)備之一，在高壓試驗(yàn)中應(yīng)用廣泛，如避雷器、電力電纜、電力電容器、電動(dòng)機(jī)定子繞組的直流耐壓試驗(yàn)等。所以根據(jù)實(shí)際情況要求，考慮到便攜易用性，直流高壓發(fā)生器要