电力电缆的绝缘老化离线诊断

➢ 实际上电缆的tanδ与直流漏电流之间的相关性是 微弱的 ➢ XLPE电缆的水树枝是尺寸为0.1～1μm的气隙以 及微通道的集合，基本不存在发生局部放电的可能性。
➢ 在XLPE电缆的tanδ测定中，更多的是为了检查 屏蔽铜带的腐蚀等构造上的缺陷。
在进行XLPE电缆的tanδ测定时，必须关注电缆 敷设之后的tanδ的增量。
3．介质损耗角正切的测定 给电介质加上交流电压时，电介质将等价为C和R的
并联电路，介质损耗角正切表示为下式：
tan 1 IR CR IC
➢ 从原理上讲，水树枝发生以后，C将变大，R将变 小。R的减少使得tanδ有增加的倾向。
➢ 表观tanδ（比电缆绝缘体本身的值大 ）
测量得到的tanδ（表观tanδ）是要测定的电缆绝 缘体本身的值、再加上半导电层电阻与屏蔽铜带的接 触电阻值后得到的值。
出现曲线的突跳现象
等，则判断为异常。
Ⅰ：正常电缆 Ⅱ：正常电缆在测定 时有噪声 Ⅲ：漏电流大的老化 电缆 Ⅳ：漏电流有上升趋 势，可看到电流曲线 跳动的老化电缆
漏电流的时间特性举例
➢ 测定电压与测定时间（对于6.6kV交联电缆 ）：
➢ 数据处理： 漏电流（μA）=加压时间的最终电流值
绝缘电阻（MΩ）= 电压(V )
贯穿水树枝的漏电流值为0.1μA～1μA，在现场是 完全可以测出的。
贯穿与未贯穿水树枝的直流漏电流
（3）水树枝的长度与直流漏电流
水树枝在没有达到对 面电极的情况下，直流漏 电流非常小，一旦达到对 面电极时（贯穿水树枝） 将有急剧增大的电流通过.
（4） 贯穿水树枝的电压—
电流特性
单个贯穿水树枝样品
➢ 贯穿水树枝的测量：
找一个比较大的水树枝样品，插入直径为数毫米的 金属电极，再涂上导电性涂料作另一电极，对这个水树 枝样品的漏电流进行测量。所测量的水树枝是否是贯穿 的，可在测量后将样品切成多个圆片用显微镜进行观察 来确认。
水树枝等效模型
C1：电缆电容 R1：电缆完好介质部分的绝缘电阻
r：与水树枝串联部分介质的绝缘电阻 D：电缆中所有水树枝的等效二极管模型
电缆绝缘的离线诊断法
9.2 电缆绝缘的诊断方法
XLPE电缆老化起因于气隙、杂质、凸起毛刺等缺陷 ，这些缺陷再加上电场、热、机械力、环境（水的供给 ）等老化因素，就会出现局部放电、水树枝等现象，最 终导致电树枝的发生,严重时会导致绝缘击穿。
老化原因与老化形态间的关系
➢ XLPE电缆的绝缘老化诊断法： 非电气试验：解剖检查、电树枝、水树枝的观 察等； 电气试验： 离线诊断法，在线诊断法；
➢ 残余电压的测量
残余电压的测量电路与步骤：
优点：测量方法简便，不受外部噪声的影响； 要特别注意电缆的端部污损以及吸湿
6．逆吸收电流法
对电缆施加直流电压后，检测导体短路时的电流作为逆吸 收电流。
逆吸收电流的测量方法：
逆吸收电流的测量方法
测定时，对于3.3kV～6.6kV级XLPE电缆，施加直流100V电 压5min后，接地2s，测量此后28s内流过的电流，对电流积分求 得总电荷量Q，测量结果用电荷量Q除以电缆的静电容C的百分 比来表示(Q/C×100%)。
漏电流 ( A)
加电压 1分钟以后的漏电流值 极化比 = 规定的加电压时间的最漏后电流值
不平衡率= 各相三漏相电漏流电的流最的大 平 最值均 小值 值×100%
第一阶段电压下的绝缘电阻 弱点比 = 最终电压下的绝缘电阻
➢ 直流漏电流测量结果的判定标准
直流漏电流测量结果的判定标准举例
注：6kV的XLPE电缆情况下，施加的电压为直流10kV。
通常所进行的老化诊断是非破坏性的各种电气试验法。
9.2.1 离线诊断法 1．绝缘电阻测试
绝缘电阻是反映绝缘性能的最基 本的指标之一。
器材：绝缘电阻计（兆欧表） 方法：
XLPE电缆绝缘电阻的测量，是测定各线芯导体与 屏蔽层间的绝缘电阻。
接线方式 设置保护环接头使表面漏电流不进入测量系统。
电缆绝缘电阻测量法接线：
电缆绝缘电阻测量法
绝缘电阻判定标准举例：
2．直流漏电流 （1）测量原理
➢ 直流漏电流测量法：给电缆加上直流电压，测定 吸收电流和漏电流，根据漏电流的绝对值以及时间特 性曲线的特异点等，来判断电缆是否发生老化。
直流漏电流测量电路举例
➢ 漏电流的时间特性曲线：
漏电流较大的情况下、当电流随时间增加或者
来自百度文库
（2）直流漏电流与贯穿水树枝 ➢ 贯穿水树枝的典型例证：
1-内导水树 2-外导水树 3-蝴蝶结型水树
贯穿水树枝的典型例证
对3.3kV～6.6kV级的XLPE电缆作了大量的老化诊断 试验，其结果表明贯穿绝缘体的水树枝与未贯穿水树枝 的直流漏电流有明显的差异。能够读取直流漏电流的都 是由于贯穿水树枝的存在而造成的。
4．电位衰减法
给电缆施加直流电压（6.6kV级施加电压5kV）后， 断开电源，由于电缆绝缘体的绝缘电阻的作用，导体 与屏蔽层之间的电位差将衰减。
➢ 电位衰减法根据电压衰减达到一定值所需要的时间进行性
能好坏的判断。在发生水树枝时，衰减速度将变快。
电位衰减法的测量电路以及测定量之间的关系：
优点是测量装置简便 容易受到端部污损以及测定时湿度的影响
5．残余电压法
对已老化的电缆加上直流电压(1kV/mm，10min), 然后线芯接地，进行放电，经过一定时间在导体与屏蔽层之间 将再产生电压。称此电压为残余电压。
➢ 残余电压的产生：
水树枝部分松弛时间长（聚乙烯等非极性材料的松弛时间短 ），空间电荷通过移动衰减慢，空间电荷与界面感应电荷的平 衡遭到破坏，故导体——屏蔽层间产生数伏至数十伏的直流残 余电压。电缆劣化越严重残余电压越高。
7．残余电荷法
残余电荷法是对电缆施加直流电压，线芯接地后再施加 交流电压，测量叠加交流后流过的过渡直流电流（残余电荷） 的方法。
的直流电压—电流特性 （如右图）
贯穿水树枝的电压-电流特性
（5）直流漏电流与击穿电压
贯穿水树枝电缆的击穿电压有低于10kV的情况，相对 于 6.6kV的运行电压（对地电压3.9kV）基本上没有安全 裕度。一旦有异常电压发生就存在绝缘击穿的可能性。
退役电缆的交流击穿电压与绝缘电阻(3kV~6kV XLPE电缆)