电力电缆的在线监测分析

2、电气劣化 电晕放电发展树枝状放电 监测电缆局部放电 3、水树枝劣化 有机材料的长期吸水形成水树枝劣化 研究表明介质损耗的大小随水树技老化的程度而增加，在 0.1~50Hz之间的损耗因数与水树技老化程度有很好的相关性 检测介质损耗角正切或直流泄漏电流
4 、化学性劣化 化学部门，有溶解，龟裂等现象 测量介质损耗角正切和直流泄漏电流 二、电缆在线监测参数 介质损耗角正切 局部放电 直流泄漏电流
? 2）由于电力电缆线路一次性投资较大，其直接成本是架空线 路的4倍，如果计及拆迁、土建等间接费用，其投资成本约是 架空线路的10多倍。电缆线路也就成为输配电网络的瓶颈， 特别是用电高峰季节，大约有72%的电缆线路长期处于过负 荷运行状态且不能够及时进行维护。同时，由于受到经济条 件限制，部分区域或企业将过去投运的6KV油纸绝缘电力电缆 升压至10KV电压系统中运行，造成电缆线路运行事故明显增 加。
故障率统计
? 长期积累的电力电缆试验研究结果证实：电力 电缆护层、电力电缆附件是电缆线路中绝缘结 构相对薄弱、容易发生运行故障的部分。其次， 电力电缆在制造、敷设施工、运行维护过程中， 不可避免地会出现产品质量、过负荷运行以及 外力破环等问题，也是导致电缆线路中电缆本 体发生运行故障的直接原因。然而这一试验研 究结果需要经实际运行情况的验证，这里以故 障率做为统计量。
? 统计结果表明：10KV~220KV电力电缆 的平均运行故障率由1999年的11.5次/ （百km.年），逐年下降至2003年度的 5.6次/（百km.年。
? 与经济发达国家相比，我国电力电缆运行故障率高出许多。 造成电缆线路故障率较高的原因主要在以下三个方面：
? 1）二十世纪七十年代至八十年代投入运行的XLPE绝缘电力电 缆产品均采用1+2挤出的生产设备和湿法蒸汽交联工艺，有近 40,000km质量不稳定的电力电缆产品投入输配电网运行，且 基本进入高故障率时期。
和工业现场直接使用的设备，如住友电气工业 株式会社的在线运行电缆监测仪。在国内，上 海电缆研究所研制的 CDZ型XLPE电缆诊断仪等。 这些技术在实际应用中发挥了较好的效果。
电缆绝缘的劣化和诊断内容
交联聚乙烯塑料电缆应用广泛，替代了油纸绝缘 一、绝缘劣化原因 1 、热劣化 温度过高，材料氧化分解，导致电缆绝缘电阻和耐压性能下降 可通过检测其直流高压下的泄漏电流和测量交流电压下的介质 损耗角正切
2)绝缘层 ? 作为电力电缆的绝缘层材料，必须具有以下几个特性： ? (1)较高的击穿场强（脉冲、工频等）； ? (2)较低的介质损耗系数； ? (3)相当高的绝缘电阻； ? (4)优良的耐树枝放电、局部放电能力； ? (5)一定的机械强度和柔韧性； ? (6)电气及物理性能的长期稳定性等。
目前在高压电缆的生产工艺上，一般采用三层共挤 的生产方式（内屏蔽层、绝缘层、外屏蔽层）。
第六章 电力电缆在线监测
电力电缆的结构
? 目前，在我国交流输电网络中的电缆大多采用图1-1所示的 结构。从内到外主要分为线芯、绝缘层和护层.
1）线芯 ? 电力电缆线芯的作用主要是传送电流，线芯的损耗主
要由导体截面积和电导系数来决定。为了减少电力电 缆线芯中的损耗和电压降，电缆线芯一般由具有高电 导系数的金属材料铜或铝制成。 ? 电力电缆必须保证一定的柔韧性和可弯曲度，因此， 较大截面的电缆线芯要由多根较小直径的导线绞合而 成。实际上，根据线芯的外形可分为圆形线芯、中空 圆形线芯、扇形线芯、椭圆形线芯四类。由于圆形线 芯的电气特性比较均匀，在35KV及以上电压等级的电 力电缆中主要采用圆形线芯，其它形式的线芯在低压 线路中也有一定的运用。
? 3）在我国城市规划工作中，自来水、煤气、通讯、市政、路 桥、房地产、电力以及环卫、绿化等基础建设工程缺乏系统 管理，造成电力电缆线路外力破坏故障大幅上升。加之从业 人员素质参差不起，电力电缆线路敷设安装质量和运行维护 得不到保证。
电力电缆故障成因分析
电缆故障分类
电缆故障分为：开路故障、低阻故障和高阻故障三种类型
3)护层 ? 为使电缆适应各种使用环境的要求，在电缆绝缘层外施加了覆盖
层，统称为护层。 ? 电缆的护层是构成电缆的三大组成部分之一，它的主要作用是保
护电缆绝缘层在敷设和运行过程中，免受机械损伤和各种环境因 素的影响，如水、日光、生物、火灾等的破坏，以保持电缆长时 间的电气稳定性。因此，电缆护层的运行状况直接关系到电缆的 使用寿命。 ? 电缆护层所用材料繁多，主要可分为两大类。一类是由金属材料， 如铝、铅、钢铜等，主要用以制造密封护套、铠装或屏蔽。由于 金属材料具有不透水性，因此可以防止水分和其它有害物质进入 电缆的绝缘层。另一类是非金属材料，主要有橡皮、塑料、涂料 以及各种纤维制品。由于电缆金属材料的腐蚀属于电化学腐蚀范 畴，因此，为了防止对金属护层的腐蚀，常采用非金属材料作为 金属护层的外部保护。
相间或相对地绝缘电阻 高，但工作电压不能传 输到终端或带载能力差
电缆相间或相对地绝缘 受损，其绝缘电阻小到 能用Biblioteka Baidu压脉冲法测量的 一类故障
相对于低阻 故障而言
? 对电缆绝缘在线监测的注意力主要集中在主绝 缘上，开发了一些电缆主绝缘在线监测仪。日 本从二十世纪八十年代起就开始对 XLPE电缆主
绝缘老化的诊断问题开始研究，提出了直流分 量法、叠加电压法和电介质损耗法等多种诊断 技术，并在 80年代后期研制出多种可供实验室
电力电缆的电气参数
? 电力电缆的主要电气参数有线芯的有效电阻、 电感、绝缘电阻以及电容四个参数 ,这些统称为 电缆的一次参数。电力电缆的波阻抗、衰减常 数、相位移常数则成为电缆的二次参数，二次 参数可以从一次参数计算而得。电缆的电气参 数决定电缆的传输性能，如电缆线路的电压调 整率就主要是由电缆线芯的电阻和电感来决定 的（对于长电缆线路，绝缘电阻和电容也影响 到电压调整率）。
电缆绝缘的在线监测
一、直流法 导电芯发生水树时，从导电芯到外皮有一个负电流流过，即水 树枝整流作用（在交流电压下） 该电流（纳安级）与水树枝长度之间有一定相关性，以此可以 判断水树或绝缘的劣化