高壓電力電纜試驗(yàn)方法與檢測(cè)技術(shù)探討

岳 磊，鄧天宇

（南瑞集團(tuán)公司（國網(wǎng)電力科學(xué)研究院），江蘇 南京 210000）

0 引 言

交聯(lián)聚乙烯電纜有著安全、方便以及維護(hù)保養(yǎng)簡單的優(yōu)點(diǎn)，已逐步成為電力輸送中的主力電纜。一般電力電纜的使用壽命在30 年以內(nèi)，隨著使用時(shí)間的增長，許多早期敷設(shè)的電纜已經(jīng)進(jìn)入了使用壽命的后期，一些老舊電纜逐步出現(xiàn)故障等現(xiàn)象。由于高壓電力電纜所工作的環(huán)境一般較為惡劣，很容易產(chǎn)生受潮、滲水等情況，從而對(duì)電纜的性能和絕緣產(chǎn)生不利的影響。此外，電纜的接頭和終端在長期受力的狀態(tài)下，也很容易出現(xiàn)問題和故障。經(jīng)過長時(shí)間的使用和檢修可以發(fā)現(xiàn)，電纜的故障和問題絕大多數(shù)都發(fā)生在接頭和終端等位置。

1 高壓電力電纜的在線監(jiān)測(cè)方法

高壓電力電纜的在線監(jiān)測(cè)方法，目前應(yīng)用較為廣泛的有接地線電流法以及環(huán)流法兩類。其中環(huán)流法主要對(duì)電纜的護(hù)套層故障進(jìn)行檢測(cè)，而接地線電流法是對(duì)主絕緣故障進(jìn)行檢查。高壓電力電纜護(hù)套大多使用交叉互聯(lián)的換位方式，所以在護(hù)套交叉換位后，呈現(xiàn)三角形的排列模式，這時(shí)里面環(huán)流為零。排列模式如果是水平的，那么里面就會(huì)存在數(shù)值較小的環(huán)流[1]。此外，由于護(hù)套層中的多點(diǎn)接地故障發(fā)生頻率最高，存在較大的接地電流，所以可以通過這一指標(biāo)來檢查絕緣是否存在故障。

2 高壓電力電纜試驗(yàn)與檢測(cè)中存在的問題

在當(dāng)前高壓電力電纜的檢測(cè)條件下，隨著檢測(cè)中信號(hào)頻率增加，信號(hào)幅值會(huì)出現(xiàn)越來越嚴(yán)重的衰減，同時(shí)遲滯作用也更加的明顯。這就說明了在局部放電的信號(hào)中，高頻成分的衰減較為嚴(yán)重和明顯，同時(shí)相位也出現(xiàn)了較大的偏移，通過高壓電力電纜的波形畸變可以明顯地看到問題。當(dāng)前主要的自動(dòng)聚類影響因素有如下3 種。

（1）聚類數(shù)量在選取的過程中出現(xiàn)問題，人工選取聚類數(shù)量的方式有一定的不利影響，通常聚類個(gè)數(shù)難以取到最優(yōu)。

（2）通過迭代的作用，聚類算法可以接近最優(yōu)解。初始值的選取對(duì)于聚類算法來說很敏感，如果初始值的選取不合適，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致無法接近最優(yōu)解。此外，迭代的過程也只能在局部最優(yōu)解處徘徊，引起后續(xù)分類的失敗或者錯(cuò)誤。

（3）對(duì)于數(shù)據(jù)集的樣本要求很高。這種方法面對(duì)兩個(gè)聚類簇有交際的樣本集時(shí)，難以處理到位，并且數(shù)據(jù)簇的分離能力很弱[2]。

局部放電檢測(cè)在應(yīng)用中，常規(guī)聚類不能適應(yīng)現(xiàn)在的智能化以及自動(dòng)化的需求，所以需要更進(jìn)一步的對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，以適應(yīng)當(dāng)前智能自動(dòng)化的檢測(cè)環(huán)境。

3 高壓電力電纜試驗(yàn)和檢測(cè)的實(shí)際應(yīng)用

3.1 交接試驗(yàn)

在高壓電力電纜安裝結(jié)束后要進(jìn)行電纜線路的交接試驗(yàn)，主要是為了對(duì)線路的安裝質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)證，主要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有如下幾種。

（1）對(duì)主絕緣和外護(hù)套絕緣進(jìn)行電阻測(cè)試。電纜主絕緣的測(cè)量包含各種電纜的導(dǎo)體對(duì)地或?qū)饘倨帘螌右约皞€(gè)導(dǎo)體之間的電阻絕緣。

奶可以給寶寶提供優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)和充足的鈣，寶寶一天的需要量在200～300毫升。三餐里喝不到奶，一般幼兒園會(huì)在上午加餐牛奶，下午加餐水果。這樣孩子一天在幼兒園只能喝到全天所需要奶量的一半。

首先，要進(jìn)行3 項(xiàng)電纜芯線對(duì)相間絕緣電阻。在試驗(yàn)前首先要斷開電纜與設(shè)備的連接，并使電纜充分的放電，使對(duì)端三相電纜懸空，使用2 500 V 以上電壓的兆歐表；在檢查好絕緣電阻表后，開始測(cè)量工作，在測(cè)量時(shí)要等絕緣電阻表的指針保持穩(wěn)定后，在讀取 1 min 絕緣電阻并做好記錄，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要記住對(duì)電纜進(jìn)行放電。

其次，要進(jìn)行電纜外護(hù)套的絕緣電阻測(cè)試。在測(cè)量外護(hù)套對(duì)地絕緣的電阻時(shí)，首先要將金屬的保護(hù)層以及屏蔽層接地，并解開，在測(cè)量時(shí)應(yīng)采用1 000 V 兆歐表，并讀取1 min 絕緣電阻后記錄下來，其中電纜的外護(hù)套以及內(nèi)襯層絕緣電阻不能小于0.5。同時(shí)要注意，在試驗(yàn)結(jié)束后對(duì)電纜進(jìn)行放電。

需要注意的事項(xiàng)具體如下。首先在測(cè)量絕緣電阻時(shí)，要先進(jìn)行感應(yīng)電壓測(cè)量，數(shù)值超過了絕緣電阻表的輸出時(shí)，注意需要使用更加高級(jí)的輸出電壓絕緣電阻表。電纜的電容量較大時(shí)，充電的時(shí)間長，在試驗(yàn)時(shí)要做好放電工作，有足夠的時(shí)間進(jìn)行充電，在絕緣電阻的指針穩(wěn)定后才可以進(jìn)行讀數(shù)。

（2）主絕緣耐壓試驗(yàn)。耐壓技術(shù)主要有直流耐壓技術(shù)油浸紙絕緣和交流耐壓技術(shù)。首先，直流耐壓技術(shù)中的油浸紙絕緣電纜的直流耐壓試驗(yàn)可以反映出電纜絕緣性能的耐壓以及泄漏情況。對(duì)于油浸紙絕緣電纜的試驗(yàn)，安裝單位和運(yùn)行單位要對(duì)電纜線路做交接驗(yàn)收以及預(yù)防和故障修復(fù)試驗(yàn)，都要使用直流耐壓進(jìn)行操作。直流耐壓的實(shí)驗(yàn)在油浸紙絕緣電纜中具有如下優(yōu)點(diǎn)。

第一，直流檢測(cè)設(shè)備適合攜帶，適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查環(huán)境。

第二，直流耐壓實(shí)驗(yàn)可以有效避免交流耐壓試驗(yàn)中在絕緣空隙產(chǎn)生游離放電，引起絕緣損壞的情況發(fā)生。

第四，在進(jìn)行直流耐壓的實(shí)驗(yàn)過程中，使用負(fù)極性接線，可以把油浸紙絕緣中的受潮部位暴露出來。

第五，直流耐壓實(shí)驗(yàn)的加壓過程總體時(shí)間短，直流擊穿電壓和加壓時(shí)間之間關(guān)系不大，一般直流電壓幾分鐘內(nèi)即可發(fā)現(xiàn)缺陷。

其次，交流耐壓技術(shù)。交流耐壓技術(shù)需要使用20 ～ 200 Hz 交流電壓對(duì)線路進(jìn)行試驗(yàn)。變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)的工作裝置質(zhì)量體積小巧，結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，自動(dòng)水平高，所以被廣泛應(yīng)用到試驗(yàn)中，其特點(diǎn)具體如下。

第一，串聯(lián)諧振試驗(yàn)中，所需要的電源容量可以小于被試品的試驗(yàn)容量。

第二，輸出的電流波形理想。試驗(yàn)回路對(duì)于工作頻率電流呈現(xiàn)零電抗回路，而面對(duì)其他諧波時(shí)呈現(xiàn)高電抗回路。串聯(lián)諧振作為濾波器，可以使電壓波形降低畸變，得到正弦型的電壓波形，并且防止諧波的峰值產(chǎn)生誤擊穿。

第三，自保性能優(yōu)越。系統(tǒng)在高壓輸出時(shí)，串聯(lián)諧振會(huì)在全諧振的狀態(tài)下耐壓，并且只有被試品出現(xiàn)絕緣弱電擊穿后，電容出現(xiàn)短路、回路脫諧的情況，電抗器電抗線路限制短路電流，短路電流會(huì)隨之下降。這對(duì)試驗(yàn)裝置產(chǎn)生保障作用，使其避免受到大電流的沖擊。

第四，出現(xiàn)閃絡(luò)擊穿后，會(huì)失去諧振的條件，除了短路電流會(huì)產(chǎn)生下降外，高電壓的消失也會(huì)帶動(dòng)電弧熄滅，且恢復(fù)電壓的等待時(shí)間較長，可以輕松的在閃絡(luò)電壓前就斷開設(shè)備電源。此外，設(shè)備對(duì)于試驗(yàn)所需要的空間也減少了許多[3]。

3.2 巡檢試驗(yàn)

為了獲得電纜線路的狀態(tài)而進(jìn)行的帶電檢測(cè)試驗(yàn)就是巡檢試驗(yàn)。巡檢主要有紅外測(cè)溫、單芯電纜金屬屏蔽接地電流測(cè)試構(gòu)成。

（1）紅外測(cè)溫。使用紅外成像儀或紅外熱像儀進(jìn)行電纜的線路溫度檢查，檢查部位一般是電纜的終端、導(dǎo)體及外部金屬的連接處等位置，其中也有很多的產(chǎn)熱缺陷需要在設(shè)備投入運(yùn)行的初期就進(jìn)行有效的檢測(cè)。

紅外測(cè)溫法主要利用高壓電纜的表面溫度進(jìn)行判斷，缺陷部位的溫度和正常部位的紅外成像差別較大，可以很明顯的分辨。電纜的導(dǎo)體或是金屬屏蔽在同外部的金屬進(jìn)行連接時(shí)，如果溫度差距在6k 以上，就應(yīng)當(dāng)注意加強(qiáng)檢測(cè)，若出現(xiàn)超過10K 的缺陷，應(yīng)當(dāng)注意進(jìn)行停電檢查。終端的本體與同部位之間的溫度超過2K 時(shí)，要注意及時(shí)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)；在超過4k 時(shí)，進(jìn)行停電檢測(cè)[4]。

（2）金屬屏蔽接地電流測(cè)試。電纜在運(yùn)行或敷設(shè)過程中產(chǎn)生了金屬護(hù)套受損的情況，對(duì)高壓電力電纜的影響主要有金屬套產(chǎn)生多點(diǎn)接地現(xiàn)象、環(huán)流出現(xiàn)并產(chǎn)生損耗和發(fā)熱、絕緣層的部分地點(diǎn)發(fā)熱并快速老化、容易浸入水分及主絕緣老化[5]?？梢圆捎迷诰€監(jiān)測(cè)的裝置或者鉗形的電流表對(duì)電纜金屬屏蔽接地電流進(jìn)行檢測(cè)，以完成絕緣與接地回路的完整性。

4 結(jié) 論

在高壓電力電纜的高頻電流檢測(cè)法中，導(dǎo)致多源放電情況發(fā)生的原因有很多，難以找到一勞永逸的方法解決多源放電問題。必須要對(duì)多種抗干擾算法進(jìn)行綜合利用才能得到理想的狀態(tài)。此外，本文從實(shí)驗(yàn)以及安裝運(yùn)行等方面對(duì)高壓電力電纜的狀況進(jìn)行了分析，并對(duì)高壓電力電纜的實(shí)驗(yàn)技術(shù)方法以及特點(diǎn)做出了概括性總結(jié)。隨著電力行業(yè)科技水平的不斷進(jìn)步和發(fā)展，電纜實(shí)驗(yàn)中的新技術(shù)和方法將進(jìn)一步為高壓電力電纜試驗(yàn)方法和檢測(cè)技術(shù)帶來進(jìn)步。