通過(guò)一般電氣性能檢測(cè)LXPE電力電纜的方法

1、四、耐壓試驗(yàn)三、損耗因數(shù)tan五、局部放電一、絕緣電阻一般電氣性能試驗(yàn)二、泄漏電流電力電纜檢測(cè)和診斷方法一、絕緣電阻在線(xiàn)測(cè)量原理 對(duì)于電纜絕緣電阻的測(cè)試，屬于非破壞性的測(cè)試，測(cè)試電壓相對(duì)比較低(我們采用低壓48V)，不會(huì)引起局部放電和電暈效應(yīng)。另外，對(duì)于電纜材料而言，大多數(shù)采用夾層絕緣，絕緣結(jié)構(gòu)很不均勻，松馳極化過(guò)程明顯，吸收電流衰減緩慢，其容性負(fù)載分量較大，故通常將電纜的等效電路表示為一個(gè)電阻和和一個(gè)電容的并聯(lián)，即下圖中的 Rx 和 Cx 。目前廣泛采用電壓電流法電壓電流法測(cè)量絕緣電阻，原理如圖1所示。如果不考慮分布電容Cx的影響，由圖1可知 式中 取樣電阻 限流電阻 電源內(nèi)阻 RRRURU

2、RisxoooRoRRi 當(dāng) Us 為近似理想電壓源，即 Ri 約等于0，可以忽略，R0 與 R 為固定電阻，則絕緣電阻 Rx 與電壓 U0 為單值函數(shù)關(guān)系，測(cè)出 U0 的大小即可得到 Rx 的阻值 。 但是由于電容 Cx 的影響，電纜的松馳極化過(guò)程明顯，吸收電流衰減緩慢，只有在充電和極化過(guò)程完成之后，電容充電電流和吸收電流分量為零，即過(guò)渡過(guò)程結(jié)束時(shí)，這時(shí)才能測(cè)量出僅由泄漏電流分量所決定的真實(shí)絕緣電阻值 Rx 。由圖1可知，過(guò)渡過(guò)程時(shí)間常數(shù) 與電容 Cx 及測(cè)量回路總電阻：RS=R0+R+Ri 有關(guān)，其大小如下式： 當(dāng)電纜線(xiàn)路較長(zhǎng)時(shí)，Cx 比較大，可達(dá)到 F 級(jí)，如果測(cè)量回路電阻RS 也較大，

3、則充電時(shí)間將很長(zhǎng)，這不利于實(shí)時(shí)測(cè)量。另外，針對(duì)電纜絕緣電阻的在線(xiàn)測(cè)量，即對(duì)有源電纜進(jìn)行絕緣測(cè)量時(shí)，應(yīng)將電纜本身的有源信號(hào)對(duì)測(cè)量回路造成的影響盡可能減小。CRRRRRRRRxixixoon二、泄露電流二、泄露電流 電纜交流泄漏電流由容性電流和阻性電流組成，在正常運(yùn)行情況下，XLPE電力電纜流過(guò)的主要是容性電流，阻性電流僅占較小的一部分，其兩者之比一般在4-10倍之間，兩者的相角差為90度，因而阻性電流的變化對(duì)泄漏電流有效值的影響較小。但是，在有絕緣缺陷的情況下，阻性電流的變化很大，容性電流與正常情況下相比變化很小，阻性電流的變化對(duì)泄漏電流的變化影響很大，阻性電流的大小能準(zhǔn)確地反映電纜絕緣劣化的情

4、況。為了有效地測(cè)量阻性電流，以電容電流補(bǔ)償法為例進(jìn)行說(shuō)明。 電容電流補(bǔ)償法的基本原理 電容電流補(bǔ)償法是將施加在電纜兩端的與阻性電流同相位的電壓信號(hào)u進(jìn)行微分，得到一個(gè)與泄漏電流的容性電流 Ic 波形相同的補(bǔ)償信號(hào)，將泄漏電流信號(hào) i 經(jīng)由電流傳感器、放大器環(huán)節(jié)后，再與補(bǔ)償電流信號(hào)分別送到差動(dòng)放大器的同相和反相輸入端，使泄漏電流中的 Ic 被抵消掉。補(bǔ)償?shù)倪^(guò)程就是將與容性電流波形相同的補(bǔ)償信號(hào)，經(jīng)增益可調(diào)放大器自動(dòng)反饋控制，得到與電纜的容性電流幅值相等的補(bǔ)償電流信號(hào)的過(guò)程，經(jīng)容性電流全補(bǔ)償即全抵消處理就可得到阻性電流Ir，原理框圖如圖下圖所示。 電流測(cè)試儀的原理接線(xiàn)圖如下圖所示，差動(dòng)放大器DFA

5、的兩個(gè)輸入端分別輸入將總泄漏電流i信號(hào)經(jīng)過(guò)i/u轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào)u和容性電流補(bǔ)償信號(hào)Aus , A是放大器的增益。取樣電壓信號(hào)ucs經(jīng)過(guò)微分電路DF，得到與容性電流波形相同的信號(hào)ucs1，再經(jīng)自動(dòng)增益電路GCA放大得Aucs1，即: A(du/dt),依靠自動(dòng)調(diào)節(jié)電路達(dá)到 的平衡條件時(shí)，即可得到阻性電流。200u(u11dwtAucscs）三、損耗因數(shù)tan在線(xiàn)測(cè)量過(guò)零鑒相法過(guò)零鑒相法 這種方法主要原理是：在一定的頻率下，正弦函數(shù)的電壓和電流，在幅值過(guò)零之后的時(shí)間是與相位一一對(duì)應(yīng)的。對(duì)電流和電壓波形進(jìn)行取樣，通過(guò)比較施加于介質(zhì)上的電壓U和電流I波形過(guò)零時(shí)刻t1和t2，從而得到時(shí)間差t=t1-t

6、2 ，然后根據(jù)波形頻率將此時(shí)間差轉(zhuǎn)換為相角差，求得兩者之間的相位差=（2 *t） T（T為工頻周期），從而求得介損角=/2-。此種方法的最大問(wèn)題是對(duì)過(guò)零點(diǎn)測(cè)量要求極高，故波形畸變對(duì)測(cè)量精度影響極大。另外對(duì)過(guò)零檢測(cè)器的穩(wěn)定性有很高的要求，容易受外界環(huán)境的干擾，從而限制了此種方法的應(yīng)用。四、耐壓試驗(yàn) 耐壓試驗(yàn)法是判斷絕緣性最直接的方式，它屬于破壞性試驗(yàn)。迄今，鑒于工程實(shí)踐中對(duì)高壓XLPE電纜絕緣老化檢測(cè)有效性方法極為有限，因而可能仍需依賴(lài)耐壓試驗(yàn)做出判斷。耐壓試驗(yàn)不僅有較高準(zhǔn)確性，還需顧及在施加電壓下對(duì)絕緣性能危害的評(píng)估。 由于長(zhǎng)電纜的電容量很大，用工頻交流做耐壓試驗(yàn)，需要大容量高壓試驗(yàn)變壓器，在

7、現(xiàn)場(chǎng)做試驗(yàn)是不現(xiàn)實(shí)的。過(guò)去都是用直流高壓來(lái)替代交流，近年來(lái)發(fā)現(xiàn)直流高場(chǎng)強(qiáng)對(duì)XLPE絕緣會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p害，現(xiàn)已基本不用?，F(xiàn)在常用的一些耐壓試驗(yàn)有：振蕩電壓試驗(yàn)、諧振耐壓試驗(yàn)、變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)等。 人們正在試用某種超低頻高壓，0.1Hz來(lái)做耐壓試驗(yàn)，但它與工頻高壓的等效性，還有待進(jìn)一步研究和積累經(jīng)驗(yàn)。n 五、局部放電測(cè)量五、局部放電測(cè)量n XLPE電纜中的局部放電造成的危害，要比油紙電纜的嚴(yán)重得多。XLPE電纜允許的放電量很小（出廠(chǎng)時(shí)要求小于10pC），同時(shí)長(zhǎng)電纜的電容很大，測(cè)量局部放電的靈敏度又低，再加上現(xiàn)場(chǎng)干擾大，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量電纜的局部放電是很困難的，目前只能測(cè)到比較嚴(yán)重的放電。對(duì)于允許的放電

8、量尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，一般認(rèn)為放電量為上百pC，或雖只有幾十pC的放電量但還在不斷增長(zhǎng)的，都應(yīng)做為異常處理。n 差分法差分法n 差分法的基本原理就是將兩塊金屬箔通過(guò)耦合劑分別貼在 XLPE電纜中間接頭兩側(cè)的金屬屏蔽筒上，通過(guò)這些電極進(jìn)行局部放電信號(hào)的采集。差分法局部放電在線(xiàn)檢測(cè)如圖1所示。圖中C3與C4為金屬箔與金屬屏蔽之間的等效電容，C3與C4基本認(rèn)為是相等的。C1、C2為兩段電纜絕緣的等效電容（其電容值基本認(rèn)為相等）。檢測(cè)阻抗為Zd。差分法檢測(cè)電纜局部放電不必加入專(zhuān)門(mén)的高壓源和耦合電容，也無(wú)需改變電纜的連接方式。n 采用差分法檢測(cè)電纜局部放電，當(dāng)絕緣連接盒一側(cè)的電纜發(fā)生局部放電時(shí)，另一側(cè)的電纜可以充當(dāng)耦合電容，將局部放電脈沖耦合至高阻抗Zd上，耦合的信號(hào)經(jīng)放大后輸入示波器、頻譜分析儀等儀器進(jìn)行分析處理。在差分法檢測(cè)過(guò)程中，信號(hào)采集、檢測(cè)的頻率范圍約為3-12MHz。若頻率高于 12MHZ則能量