电力电缆检测技术综述

电缆在线检测技术

直流分量法
–问题是：直流成份十分微弱，可能在1nA数
量级，检测时易受干扰

直流叠加法
–由于直流成分法检测时的直流电流很小，采
用一种具有等效性的方法，在电缆绝缘上叠 加一定的直流电压（15～50V） –检测通过电缆绝缘层上通过的直流电流信号， 从而计算出绝缘电阻
电缆在线检测技术
电缆在线检测技术
电力电缆运行 与检测技术综述
西安交通大学 陈小林
主要内容
主要内容
电力电缆的种类 电力电缆的接地方式 电力电缆的试验技术 电力电缆故障类型 电力电缆的故障测试技术 电力电缆在线检测技术 电力电缆检测新技术

电力电缆的种类
电力电缆的种类

按绝缘层材料分：
– 油纸电缆
– 塑料电缆

介质损耗法
– 电流电压夹角余弦的正切值 – 反映绝缘老化状况 –介质损耗的大小随着水树枝老化的程度而增
加，在0.1Hz~50Hz之间的损耗因素与水树枝 老化的程度具有很好的相关性 –典型的介损在线检测是测量两个正弦波通过 零点的时间差，由频率和时间差来计算出角 差，算出正切值。
电缆在Leabharlann Baidu检测技术
电缆在线检测技术

电缆的故障类型

故障类型
– 低阻故障：相之间或相地之间的绝缘电阻低
于10kΩ – 泄漏性高阻故障：相之间及相与地之间绝缘 电阻远低于正常值，电缆绝缘介质已损坏并 形成固定的电阻通道，一般常见单相接地、 二相短路
电缆的故障类型

故障类型
– 闪络性高阻故障：在电缆预防性试验电压范
围内，电缆泄漏电流值突然增大，并超过被 测电缆所要求的范围值，当电压下降时，绝 缘又恢复。 – 开路故障：电缆绝缘正常，但不能正常送电， 电缆线芯似断非断。这种情况很少见。
– 橡胶电缆

按导电线芯分：
– 单芯、2芯、3芯、4芯电缆
电缆的接地方式
电缆的接地方式
电缆的接地是指电缆金属护套的接地 金属护套接地的作用

– 在正常运行时，金属护套中有电容电流
– 发生短路时，作为短路电流的通道 – 接地才能屏蔽电场的左右奶嘎

金属护套的接地方式：
– 接地方式取决于电缆长度、负荷电流等因素
右侧B相金属护套连接到左侧C相；右侧C相 金属护套连接到左侧A相。 – 理想情况，合成电势为0 – 实际情况，与换位段长短、总换位数等有关
电缆的接地方式
电缆的接地方式
电缆的试验技术
电缆的试验技术
主要是主绝缘及护套绝缘的测试技术 电缆厂试验内容

– 局部放电
– 介质损耗、电容 – 护套绝缘直流耐压 – 其它试验内容根据客户要求
电缆的试验技术

交接试验
– 绝缘电阻测量 – 护套耐压

预防性试验
– 绝缘电阻测量，兆欧表（2500V兆欧表与
5kV兆欧表） – 直流耐压（为什么选择直流耐压不做交流耐 压，XLPE电缆为什么不做直流耐压） – 护套绝缘电阻测量
电缆的故障类型
电力电缆故障类型
电缆的故障可分为运行故障和预防性试 验故障 预防性试验是使电缆缺陷提前暴露出来 的方法 按照故障部位可分为线芯损伤和不同相 以及相与地之间绝缘介质损失发生的故 障
– 直流分量法
– 直流叠加法（主绝缘，外护套） – 介质损耗法 – 局部放电法

直流分量法
–原理是利用了绝缘中水树枝的“整流作用”
而产生直流分量
电缆在线检测技术

直流分量法
–现场中电缆铜屏蔽层常常接地
–为了测量直流分量，得把铜屏蔽层与接地断
开，而把直流分量检测装置串连在铜屏蔽层 与大地之间。 –在电缆的一端铜屏蔽层的接地线装有一个开 关，不测量时开关闭合，测量是开关打开。
谐波分量法
–原理是根据由水树枝引起老化的XLPE电缆
会在损耗电流中产生谐波分量 –谐波分量能很好地表征电缆的老化程度 –谐波分量是由于水树枝的非线性伏安特性二 产生的 –随着电缆老化程度的增加，损耗电流会越来 越畸变，也就是说含有的谐波分量会越来越 大 –谐波分量本身就包含了更多的水树枝信息

如何确定电缆接地方式
– 计算电缆的感应电势 – 感应电势不小于50V时，选择单点互联 – 感应电势大于50V，交叉互联

举例
– 35kV单芯三角形敷设，最大负荷电流400A
的电缆，单点互联的距离小于2600m。
电缆的接地方式

交叉互联方式
– 对较长电缆选择交叉互联方式
– 用绝缘接头将金属护套分割成多个换位段 – 每个换位段的感应电势应小于50V – 将接头右侧A相金属护套连接到左侧B相；
电缆在线检测技术
电缆在线检测技术
其它新技术
其它新技术
超导电缆 交流叠加法

–交流叠加法是在电缆屏蔽层上叠加一个交流
电压（2倍工频+1Hz）。 –在电缆绝缘上叠加交流电压时，会产生一个 比较大的特征电流，此特征电流只在老化的 电缆上产生，对于新电缆并不产生特征电流。
其它新技术
其它新技术

电缆故障测试技术
电缆故障测试技术

故障性质的判断
– 用兆欧表测量每相对地绝缘电阻
– 如果绝缘电阻为零，可用完用表或者电桥进
行测量

电桥法
– 利用回路电桥平衡对电缆故障点进行定位 – 电容电桥法 – 电阻电桥法
电缆故障测试技术

脉冲测试法
– 分析注入波与回波，确定故障点
利用电桥与脉冲法，无法测试高阻故障 与闪络故障 闪络法
– 冲闪法，利用高压脉冲电压使电缆故障点击
穿，通过分析故障点的脉冲电流波形，确定 故障点位置 – 直闪法，与冲闪法类似
电缆在线检测技术
电缆在线检测技术
主要针对XLPE电力电缆 电缆的在线检测方法来源于对电缆的老 化研究 电缆绝缘的老化

– 电树枝 – 水树枝
电缆在线检测技术

电缆在线检测方法
电缆的接地方式

单芯电缆的接地方式
– 单点互联：适用于较短的电缆 – 交叉互联：针对较长的电缆 – 连续互联：将电缆两侧将金属护套互联并接
地，适用于海底电缆
电缆运行规程规定，单芯电缆金属护套 中感应电压不得超过50V 如何确定电缆接地方式

– 电缆的长度、敷设方式 – 电缆的负荷电流大小
电缆的接地方式

局部放电检测技术
– 电磁耦合法
电缆在线检测技术

局部放电检测技术
–电容传感器法 – 该方法需要将电缆金属护套切一个100mm厂
的环形口，将40mm款的锡箔缠于露出的电 缆外半导电屏蔽层上作为耦合传感器
电缆在线检测技术

超高频法
– 优点：抗干扰能力强
局部放电信号分析技术
– 统计参量分析
– 单次波形分析