电气设备绝缘检测与诊断

1、电气设备绝缘检测与诊断 第五章第五章 电力电缆检测与诊断电力电缆检测与诊断 第一节第一节 电力电缆绝缘结构特性电力电缆绝缘结构特性 第二节第二节 电力电缆预防性试验项目及技术电力电缆预防性试验项目及技术 第三节第三节 电力电缆在线检测技术电力电缆在线检测技术 电气设备绝缘检测与诊断 第七章第七章 电力电缆检测与诊断电力电缆检测与诊断 电缆的特点：电缆的特点： （）受气候影响小。（）受气候影响小。 （）安全可靠。（）安全可靠。 （）隐蔽耐用。（）隐蔽耐用。 （）成本较高。（）成本较高。 电缆的用途：经常用作发电厂、变电所以及电缆的用途：经常用作发电厂、变电所以及 工矿企业的动力引入工矿企业的动力

2、引入(或引出或引出)线，当线路在过江、线，当线路在过江、 过近海、过铁路处，也常采用电力电缆。过近海、过铁路处，也常采用电力电缆。 电气设备绝缘检测与诊断 第一节第一节 电力电缆绝缘结构特性电力电缆绝缘结构特性 一、组成：一、组成： 导电线芯：常用铜或铝导电线芯：常用铜或铝 。 绝缘和护套：常用有机绝缘材料，如粘性绝缘和护套：常用有机绝缘材料，如粘性 油纸、橡胶、塑料、交联聚乙烯等。油纸、橡胶、塑料、交联聚乙烯等。 屏蔽层：常用半导电材料，在电缆中起到屏蔽层：常用半导电材料，在电缆中起到 均匀电场的作用。均匀电场的作用。 铠装：是为了保护电缆的绝缘免受外力的铠装：是为了保护电缆的绝缘免受外力的

3、 损伤，常用钢带、钢丝、铅套、铝套等作电力损伤，常用钢带、钢丝、铅套、铝套等作电力 电缆的铠装。电缆的铠装。 电气设备绝缘检测与诊断 1.1.按导电线芯的按导电线芯的 数量和形状分为：数量和形状分为： v 单芯电缆单芯电缆 v 三相圆芯电缆三相圆芯电缆 v 三相扇形电缆三相扇形电缆 v 四芯扇形电缆四芯扇形电缆 二、分类：二、分类： 电气设备绝缘检测与诊断 2.按绝缘材料分：按绝缘材料分： 油纸绝缘电缆、橡塑绝缘电缆、充油电缆、油纸绝缘电缆、橡塑绝缘电缆、充油电缆、 充气电缆等。充气电缆等。 绝缘层用塑料挤出的完整绝缘体。绝缘层用塑料挤出的完整绝缘体。 主绝缘：交联聚乙烯；外护层：主绝缘：交联

4、聚乙烯；外护层：PVC护套。护套。 无油、使用方便、介损小。无油、使用方便、介损小。 结构：主绝缘层、半导体层、屏蔽层及护套。结构：主绝缘层、半导体层、屏蔽层及护套。 交联聚乙烯电缆：交联聚乙烯电缆： 电气设备绝缘检测与诊断 交联聚乙烯电缆：交联聚乙烯电缆： 1、电气性能和耐热性能都很好、电气性能和耐热性能都很好 2、传输容量较大、传输容量较大 3、结构轻便，易于弯曲、结构轻便，易于弯曲 4、附件接头简单，安装敷设方便、附件接头简单，安装敷设方便 5、不受高度落差的限制，特别是没、不受高度落差的限制，特别是没 有漏油和引起火灾的危险有漏油和引起火灾的危险 电气设备绝缘检测与诊断 三、故障原因三

5、、故障原因 制造、敷设良好的电缆，运行中的事制造、敷设良好的电缆，运行中的事 故大多是由于外力破坏故大多是由于外力破坏(如开掘、挤压而如开掘、挤压而 损伤损伤)或地下污水的腐蚀等所引起的。或地下污水的腐蚀等所引起的。 另外受运行中的电、热、化学、环境另外受运行中的电、热、化学、环境 等因子的影响，电缆的绝缘都会发生不等因子的影响，电缆的绝缘都会发生不 同程度的老化。不同的老化因子，引起同程度的老化。不同的老化因子，引起 的老化过程及形态也不同。的老化过程及形态也不同。 电气设备绝缘检测与诊断 其中树枝化老化是交联聚乙烯电缆所特有的。其中树枝化老化是交联聚乙烯电缆所特有的。 所谓水树枝和电树枝是

6、指在局部高电场的作用下，所谓水树枝和电树枝是指在局部高电场的作用下， 绝缘层中水分、杂质等缺陷呈现树枝生长，最终导绝缘层中水分、杂质等缺陷呈现树枝生长，最终导 致绝缘击穿；所谓化学树枝是指绝缘层中的硫化物致绝缘击穿；所谓化学树枝是指绝缘层中的硫化物 与铜导体产生化学反应，生成硫化铜和氧化铜等物与铜导体产生化学反应，生成硫化铜和氧化铜等物 质，这些生成物在绝缘层中呈树枝状生长。质，这些生成物在绝缘层中呈树枝状生长。 引起老化的主要原因引起老化的主要原因老化形态老化形态 电气的原因（工作电压、过电压、负荷电气的原因（工作电压、过电压、负荷 冲击、直流分量等）冲击、直流分量等） 局部放电老化局部放电

7、老化 电树枝、水树枝老化电树枝、水树枝老化 热的原因（温度异常、热胀冷缩等）热的原因（温度异常、热胀冷缩等）热老化、热机械引起的变形、损伤热老化、热机械引起的变形、损伤 化学的原因（油、化学物品等）化学的原因（油、化学物品等）化学腐蚀、化学树枝化学腐蚀、化学树枝 机械的原因（外伤、冲击、挤压等）机械的原因（外伤、冲击、挤压等）机械损伤、变形及电机械复合老化机械损伤、变形及电机械复合老化 生物的原因（动植物的吞食、成孔等）生物的原因（动植物的吞食、成孔等）蚁害、鼠类蚁害、鼠类 电气设备绝缘检测与诊断 用摄像机所记录的放电树用摄像机所记录的放电树 a) 10分钟分钟 b) 20分钟分钟 c) 30

8、分钟分钟 d) 40分钟分钟 e) 50分钟分钟 f) 60分钟分钟 电气设备绝缘检测与诊断 放放 电电 树树 刷状树枝 丛林状树枝 电气设备绝缘检测与诊断 电介质中的树枝老化 电气设备绝缘检测与诊断 项目项目周期周期标准标准说明说明 测量绝缘测量绝缘 电阻电阻 1 13 3年年 一次一次 绝缘电阻的标准自行规定绝缘电阻的标准自行规定1kV1kV及以上者用及以上者用2.5kV2.5kV兆欧表兆欧表 直流耐压直流耐压 试验并试验并 测泄漏电测泄漏电 流流 主干线主干线 每年一每年一 次次 试验电压标准试验电压标准加电压加电压5min5min，除塑料电缆外，除塑料电缆外， 三相泄漏电流的不平衡系数

9、应三相泄漏电流的不平衡系数应 不大于不大于2 2 类型类型额定电压额定电压 U U0 0(kV)(kV) 试验电压试验电压 油纸油纸151535354 U4 U0 0 63631101102.6 U2.6 U0 0 2202202.3 U2.3 U0 0 3303302 U2 U0 0 橡胶橡胶2 235352.5 U2.5 U0 0 电缆油的电缆油的 耐压耐压 2 23 3年年 一次一次 运行中油不小于运行中油不小于45Kv45Kv，新油不，新油不 小于小于50kV50kV 耐压试验用的标准油杯耐压试验用的标准油杯 电缆油的电缆油的 tg tg 2 23 3年年 一次一次 22时，新油不大于

10、时，新油不大于0.50.5，运，运 行中油不大于行中油不大于1 1 测测tgtg用的标准油杯用的标准油杯 第二节第二节 电力电缆预防性试验项目及技术电力电缆预防性试验项目及技术 电气设备绝缘检测与诊断 一、绝缘电阻测量一、绝缘电阻测量 测量电力电缆的主绝缘电阻可以检查电缆绝缘是否老化、测量电力电缆的主绝缘电阻可以检查电缆绝缘是否老化、 受潮、以及耐压试验中暴露出来的绝缘缺陷。受潮、以及耐压试验中暴露出来的绝缘缺陷。 1绝缘电阻的标准值：绝缘电阻的标准值： 新的油浸纸绝缘电缆每一电缆芯对外护套的绝缘电阻换新的油浸纸绝缘电缆每一电缆芯对外护套的绝缘电阻换 算到算到20及及1km长度时，长度时， 额

11、定电压大于额定电压大于6kV, 绝缘电阻应不小于绝缘电阻应不小于100 M， 额定电压在额定电压在13Kv,绝缘电阻不应小于绝缘电阻不应小于50 M。 对运行中的电缆试验时，应该对历次试验中的绝缘电阻对运行中的电缆试验时，应该对历次试验中的绝缘电阻 变化规律以及各相绝缘电阻的差别（不平衡系数一般不应变化规律以及各相绝缘电阻的差别（不平衡系数一般不应 大于大于2）进行综合分析、判断电缆的绝缘情况。）进行综合分析、判断电缆的绝缘情况。 电气设备绝缘检测与诊断 一、绝缘电阻测量：一、绝缘电阻测量： （1）兆欧表的选择：）兆欧表的选择： 1000V以下电缆，用以下电缆，用1000V兆欧表兆欧表 100

12、0V及以上电缆，用及以上电缆，用2500V兆欧表兆欧表 （2）如采用手动兆欧表，则转速不得低于额定转速的）如采用手动兆欧表，则转速不得低于额定转速的80， 且当兆欧表达到额定转速后才能接到被试设备上并记录时间，且当兆欧表达到额定转速后才能接到被试设备上并记录时间， 读取读取15s和和60s的绝缘电阻。兆欧表停止摇动前，必须先断开的绝缘电阻。兆欧表停止摇动前，必须先断开 兆欧表与电缆的连线。测试完毕后应进行短路放电，特别是兆欧表与电缆的连线。测试完毕后应进行短路放电，特别是 进行重复测试时，更应进行充分放电，放电时间最少不小于进行重复测试时，更应进行充分放电，放电时间最少不小于 2min。 电气

13、设备绝缘检测与诊断 当电缆终端或套管表面脏污、潮湿对绝缘电阻影响当电缆终端或套管表面脏污、潮湿对绝缘电阻影响 较大，除擦拭干净外，还应加屏蔽环，将屏蔽环接到较大，除擦拭干净外，还应加屏蔽环，将屏蔽环接到 兆欧表的兆欧表的“屏蔽屏蔽”端子上，当电缆为三芯电缆时，可端子上，当电缆为三芯电缆时，可 利用非测量相作为两端屏蔽环的连线。利用非测量相作为两端屏蔽环的连线。 电气设备绝缘检测与诊断 二、直流耐压和泄漏电流试验二、直流耐压和泄漏电流试验 1、直流耐压试验、直流耐压试验 用直流进行耐压试验的根据：由于电力电用直流进行耐压试验的根据：由于电力电 缆具有很大的电容，现场采用大容量的试验电缆具有很大的

14、电容，现场采用大容量的试验电 源不现实，所以改为直流耐压试验，以显著减源不现实，所以改为直流耐压试验，以显著减 小试验电源的容量。通常直流试验所带来的剩小试验电源的容量。通常直流试验所带来的剩 余破坏也比交流试验小的多（如交流试验因局余破坏也比交流试验小的多（如交流试验因局 部放电、极化等所引起的损耗比直流时大）。部放电、极化等所引起的损耗比直流时大）。 电气设备绝缘检测与诊断 由于电缆电容量较大，故不用加装滤波电由于电缆电容量较大，故不用加装滤波电 容。对于容。对于35kV以上的电缆，试验电源采用倍以上的电缆，试验电源采用倍 压整流方式。试验中测量泄漏电流的微安表压整流方式。试验中测量泄漏电

15、流的微安表 可接在低电位端，也可接在高电位端。可接在低电位端，也可接在高电位端。 由于直流试验没有交流试验真实、严格，由于直流试验没有交流试验真实、严格， 串联介质在交流试验中场强分布与其介电常串联介质在交流试验中场强分布与其介电常 数成反比，而施加直流时却与其电导率成反数成反比，而施加直流时却与其电导率成反 比，所以直流耐压试验时，要适当提高试验比，所以直流耐压试验时，要适当提高试验 电压、延长外施电压的时间。电压、延长外施电压的时间。 电气设备绝缘检测与诊断 直流电压作用下正常的电缆绝缘的耐电强度约直流电压作用下正常的电缆绝缘的耐电强度约 400600kV/cm，比较流作用下约大一倍左右，

16、所，比较流作用下约大一倍左右，所 以直流耐压试验电压大致为交流时的两倍，试验时以直流耐压试验电压大致为交流时的两倍，试验时 间一般选为间一般选为510min。一般电缆缺陷在直流耐压。一般电缆缺陷在直流耐压 试验持续的试验持续的5min内都能暴露出来，内都能暴露出来，GB50150-91规规 定了最长的持续试验时间为定了最长的持续试验时间为15min。各种电力电缆。各种电力电缆 的直流耐压和泄漏电流试验电压标准见下表：的直流耐压和泄漏电流试验电压标准见下表： 电气设备绝缘检测与诊断 电缆额定电压电缆额定电压U U0 0/U/U纸绝缘电力电缆纸绝缘电力电缆橡塑绝缘电力电缆橡塑绝缘电力电缆充油电缆充

17、油电缆 1.8/31.8/312121111/ / 3.6/63.6/61717或或14141818/ / 6/66/630302525/ / 6/106/1040402525/ / 8.7/108.7/1047473737/ / 21/3521/351051056363/ / 26/3526/351301307878/ / 48/6648/66/ /144144163163或或175175 64/11064/110/ /192192225225或或275275 127/220127/220/ /305305425425或或475475或或510510 190/330190/330/ / /5

18、25525或或590590或或650650 290/500290/500/ / /715715或或775775或或840840 电气设备绝缘检测与诊断 影响因素：影响因素： (1) 电缆的直流击穿强度与电压极性有关有一电缆的直流击穿强度与电压极性有关有一 定关系。试验时一般电缆芯接负极，当电缆芯接正定关系。试验时一般电缆芯接负极，当电缆芯接正 极时，击穿电压比接负极时约高极时，击穿电压比接负极时约高10。 (2) 浸渍纸绝缘电缆的击穿电压与温度关系很浸渍纸绝缘电缆的击穿电压与温度关系很 大，在温度大，在温度t时的击穿电压时的击穿电压U与在与在25时的击穿电时的击穿电 压压U0有如下关系有如下关

19、系U=U0 1-0.0054(t-25)，即在，即在25 以上，每升高以上，每升高1击穿电压降低击穿电压降低0.54。 电气设备绝缘检测与诊断 试验过程：试验过程： 在进行直流耐压和泄漏电流试验时应均匀升在进行直流耐压和泄漏电流试验时应均匀升 压，升压过程中在压，升压过程中在0.25、0.5、0.75、1.0倍试验电倍试验电 压下各停留压下各停留1min，读取泄漏电流值，以便必要时，读取泄漏电流值，以便必要时 绘制泄漏电流和试验电压的关系曲线。升压到试绘制泄漏电流和试验电压的关系曲线。升压到试 验电压时，同时读取验电压时，同时读取1min及及5min的泄漏电流值，的泄漏电流值， 耐压耐压5mi

20、n的泄漏电流值应不大于耐压的泄漏电流值应不大于耐压1min时的泄时的泄 漏电流值，或者极化比应不小于漏电流值，或者极化比应不小于1 （极化比定义（极化比定义 为为I1min/I5min）。）。 进行完电缆直流耐压或泄漏电流试验后，应进行完电缆直流耐压或泄漏电流试验后，应 牢记先用牢记先用100一一200k的限流电阻充分放电，然后的限流电阻充分放电，然后 还要对地直接放电，并保持足够的接地时间。还要对地直接放电，并保持足够的接地时间。 电气设备绝缘检测与诊断 2、泄漏电流测量技术、泄漏电流测量技术 （1）绝缘良好的电缆泄漏电流一般只有几到几）绝缘良好的电缆泄漏电流一般只有几到几 十微安。由于试验

21、设备及高压引线等杂散电流的十微安。由于试验设备及高压引线等杂散电流的 影响，当将微安表接入低电位端测量时，往往使影响，当将微安表接入低电位端测量时，往往使 测量结果不准确，有时误差竟达到真实值的几倍测量结果不准确，有时误差竟达到真实值的几倍 到几十倍。尽量将微安表接在高电位端的接线，到几十倍。尽量将微安表接在高电位端的接线， 这时对测量微安表、引线及电缆两头，应该严格这时对测量微安表、引线及电缆两头，应该严格 屏蔽。现场中电缆两头相距很远，无法实现连接，屏蔽。现场中电缆两头相距很远，无法实现连接， 图图7-3所示测量方法不可行。所示测量方法不可行。 电气设备绝缘检测与诊断 电气设备绝缘检测与诊

22、断 （2 2）两端同时测量法（现场采用）两端同时测量法（现场采用） 在非高压电源端增加一个测量微安表，同时记录两端的泄在非高压电源端增加一个测量微安表，同时记录两端的泄 漏电流。而另一端测量的是表面泄漏电流和杂散电流，从而漏电流。而另一端测量的是表面泄漏电流和杂散电流，从而 电缆的泄漏电流为两者的差。电缆的泄漏电流为两者的差。 A A I I2 2I I1 1直流高压直流高压 电气设备绝缘检测与诊断 （3）施加电压相和非施加电压相之间放置一）施加电压相和非施加电压相之间放置一 个绝缘板，或将绝缘手套套在施加电压的那一个绝缘板，或将绝缘手套套在施加电压的那一 相电缆终端上，以改善局部电场分布，减

23、少电相电缆终端上，以改善局部电场分布，减少电 晕影响。晕影响。 电气设备绝缘检测与诊断 可能情况：可能情况： a.泄漏电流随施加电压时间的延长明显上升。可能电缆泄漏电流随施加电压时间的延长明显上升。可能电缆 接头、终端头或电缆内部已受朝。接头、终端头或电缆内部已受朝。 b.泄漏电流随试验电压升高且升至某一电压后急剧上升。泄漏电流随试验电压升高且升至某一电压后急剧上升。 说明电缆已明显老化或存在严重隐患，电压进一步升高，说明电缆已明显老化或存在严重隐患，电压进一步升高， 则很可能导致击穿。则很可能导致击穿。 c.在测量过程中，发现泄漏电流不稳定，有周期性摆动，在测量过程中，发现泄漏电流不稳定，有

24、周期性摆动， 则说明电缆有局部孔隙性缺陷。则说明电缆有局部孔隙性缺陷。 d.比较各相泄漏电流数值的三项不平衡系数，通常均应比较各相泄漏电流数值的三项不平衡系数，通常均应 大于大于2。当泄漏电流各相值都很小时（。当泄漏电流各相值都很小时（10kV及以上电缆泄及以上电缆泄 漏电流小于漏电流小于20A时，时，6kV及以下电缆泄漏电流小于及以下电缆泄漏电流小于10A 时）平衡系数不作规定。时）平衡系数不作规定。 电气设备绝缘检测与诊断 三、关于交联聚乙烯电缆（三、关于交联聚乙烯电缆（XLPEXLPE）直流耐压试验讨论：）直流耐压试验讨论： （1 1）直流电压对交联聚乙烯绝缘有积累效应，当经过）直流电压

25、对交联聚乙烯绝缘有积累效应，当经过 直流耐压试验后，将在电缆绝缘中残余一定的直流电压，直流耐压试验后，将在电缆绝缘中残余一定的直流电压， 这时将电缆投入使用，大大增加了击穿的可能。这时将电缆投入使用，大大增加了击穿的可能。 （2 2）XLPEXLPE在运行中，在主绝缘交联聚乙烯中逐步形成在运行中，在主绝缘交联聚乙烯中逐步形成 水树枝、电树枝，这种树枝老化的过程伴随着整流效应，水树枝、电树枝，这种树枝老化的过程伴随着整流效应， 致使在直流耐压试验过程中，在水树枝或电树枝端头积致使在直流耐压试验过程中，在水树枝或电树枝端头积 聚的电荷难以消散，并在电缆运行过程中加剧树枝化的聚的电荷难以消散，并在电

26、缆运行过程中加剧树枝化的 过程。过程。 （3 3）由于）由于XLPEXLPE绝缘电阻很高，以致在直流耐压时所注入绝缘电阻很高，以致在直流耐压时所注入 的电子不易散逸，它引起电缆中原有的电场发生畸变，因的电子不易散逸，它引起电缆中原有的电场发生畸变，因 而更易击穿。而更易击穿。 （4 4）由于直流电压分布与实际运行电压不同，直流试验）由于直流电压分布与实际运行电压不同，直流试验 合格的电缆，投入运行后合格的电缆，投入运行后, ,在正常工作电压作用下也会发生在正常工作电压作用下也会发生 绝缘故障。绝缘故障。 电气设备绝缘检测与诊断 因而，有的运行单位将因而，有的运行单位将XLPEXLPE的直流耐压

27、从常的直流耐压从常 规性预防试验改为鉴定性试验，即当其他预防性规性预防试验改为鉴定性试验，即当其他预防性 试验项目发现问题而又无法判断电缆能否投运时，试验项目发现问题而又无法判断电缆能否投运时， 才进行直流耐压试验。也有建议将直流耐压试验才进行直流耐压试验。也有建议将直流耐压试验 改作交流耐压试验，如采用串联谐振法或超低频改作交流耐压试验，如采用串联谐振法或超低频 （0.01Hz0.01Hz）法进行试验。近年来发展的交联聚乙）法进行试验。近年来发展的交联聚乙 烯电缆在线检测技术为其运行检测提供了新的方烯电缆在线检测技术为其运行检测提供了新的方 法。法。 电气设备绝缘检测与诊断 （三）其他试验方

28、法（三）其他试验方法 1 1残余电压法残余电压法. . 原理：如图原理：如图7 75 5。 图75 残余电压法测量原理 试品 电气设备绝缘检测与诊断 测量时将开关测量时将开关K2K2打开，打开，K3K3打到接地侧，开打到接地侧，开 关关K1K1合向试验电源，使被试电缆充上直流电压。合向试验电源，使被试电缆充上直流电压。 一般可按每毫米绝缘厚度上的电压为一般可按每毫米绝缘厚度上的电压为1kV1kV来施加来施加 电压。约经过电压。约经过10min10min充电后，将充电后，将K1K1及及K2K2先后打到先后打到 接地侧，经约接地侧，经约10s10s后打开后打开K1K1、K2K2，将开关，将开关K3

29、K3合向合向 试验电源，以测量电缆绝缘上的残余电压，对试验电源，以测量电缆绝缘上的残余电压，对 XLPEXLPE电缆测得的残余电压与其电缆测得的残余电压与其tgtg值的相关性值的相关性 较好。较好。 研究表明，交联聚乙烯电缆不同老化过程研究表明，交联聚乙烯电缆不同老化过程 阶段其残余电压明显不同，电缆劣化越严重，阶段其残余电压明显不同，电缆劣化越严重， 残余电压越高。残余电压越高。 电气设备绝缘检测与诊断 2 2反向吸收电流法反向吸收电流法 原理：如图原理：如图7 76 6所示。所示。 试 品 图 7 6 反 向 法 吸 收 电 流 测 量 原 理 电气设备绝缘检测与诊断 测量时先将开关测量时

30、先将开关K2K2闭合，闭合，K1K1打到电源侧，让打到电源侧，让 电缆加上电缆加上1kV1kV直流电压直流电压10min10min，然后将，然后将K1K1打到接地打到接地 侧让电缆放电；侧让电缆放电；3min3min后打开后打开K2K2，由电流表测量反，由电流表测量反 向吸收电流。而向吸收电流。而“吸收电荷吸收电荷”Q Q在这里定义为从在这里定义为从 3min3min到到33min33min，30min30min内电流对时间的积分值。内电流对时间的积分值。 如图如图7 79 9为运行中因老化而退下的为运行中因老化而退下的6.6kVXLPE6.6kVXLPE电电 缆的吸收电荷、绝缘电阻及缆的吸收

31、电荷、绝缘电阻及tgtg与该电缆交流击穿与该电缆交流击穿 电压电压U U的关系。可见，的关系。可见，Q QU U的相关性比的相关性比tgtgU U的还的还 要好，而绝缘电阻及与要好，而绝缘电阻及与U U的相关性最差。因此，当的相关性最差。因此，当 监测某电缆整体劣化时，以测量监测某电缆整体劣化时，以测量Q Q和和tgtg为宜。因为宜。因 两者均取决于绝缘的整体特性，而测残余电荷时外两者均取决于绝缘的整体特性，而测残余电荷时外 界干扰也较小，测量比较准确。界干扰也较小，测量比较准确。 电气设备绝缘检测与诊断 电气设备绝缘检测与诊断 3 3电位衰减法电位衰减法 电位衰减法是在电缆充电后测量自放电的

32、电位衰减法是在电缆充电后测量自放电的 电压下降速度，其测量原理图图电压下降速度，其测量原理图图7 78 8。 图78 自放电发法测量原理 试品 电气设备绝缘检测与诊断 原理：试验时先对电缆绝缘充电，再打开开关原理：试验时先对电缆绝缘充电，再打开开关K1K1让它让它 自放电。由于静电电压表的绝缘电阻远高于电缆的，如电自放电。由于静电电压表的绝缘电阻远高于电缆的，如电 缆良好，则自放电很慢；如电缆绝缘品质已经下降，则放缆良好，则自放电很慢；如电缆绝缘品质已经下降，则放 电电压下降速度很快，如图电电压下降速度很快，如图7 79 9所示曲线。所示曲线。 图 7 9 自 放 电 电 压 的 下 降 曲

33、线 电压 时 间 绝 缘 不 良 判 断 电 压 绝 缘 优 良 充 电 电 压 电气设备绝缘检测与诊断 几种测电缆绝缘老化较常见的方法比较几种测电缆绝缘老化较常见的方法比较 方法方法 试验电源试验电源检测效果检测效果存在的问题存在的问题 绝缘电阻测量绝缘电阻测量低压直流低压直流可测量绝缘电阻、终可测量绝缘电阻、终 端受潮端受潮 终端表面泄漏的影响终端表面泄漏的影响 直流耐压试验直流耐压试验高压直流高压直流可测出施工缺陷及绝可测出施工缺陷及绝 缘劣化缘劣化 可能引起交联聚乙烯绝缘可能引起交联聚乙烯绝缘 损伤损伤 直流泄漏测量直流泄漏测量高压直流高压直流可测出吸潮、树枝劣可测出吸潮、树枝劣 化化

34、 电晕、电源波动的影响电晕、电源波动的影响 局部放电测量局部放电测量交流工频交流工频可检测出内部气隙、可检测出内部气隙、 外伤外伤 要消除干扰、提高灵敏度要消除干扰、提高灵敏度 超低频、三角波超低频、三角波专用电源设计、制造专用电源设计、制造 tgtg测量测量交流工频交流工频对检测受潮、水树枝对检测受潮、水树枝 有效有效 需要大容量的电源需要大容量的电源 超低频超低频要消除干扰要消除干扰 反向吸收电流反向吸收电流高压直流高压直流对检测水树枝等有效对检测水树枝等有效要消除局部电流或终端脏要消除局部电流或终端脏 污污 残余电压法残余电压法高压直流高压直流对检测水树枝等有效对检测水树枝等有效要消除表

35、面泄漏要消除表面泄漏 电气设备绝缘检测与诊断 第三节第三节 电力电缆在线检测技术电力电缆在线检测技术 主要针对交联聚乙烯电缆发展了多种在线检测方法：主要针对交联聚乙烯电缆发展了多种在线检测方法： 一、直流分量法一、直流分量法 由于由于“整流效应整流效应”的作用，流过电缆接地线的作用，流过电缆接地线 的交流电流含有微弱的直流成分，检测出这种直的交流电流含有微弱的直流成分，检测出这种直 流成分即可进行劣化诊断。用图流成分即可进行劣化诊断。用图7-10所示的测量所示的测量 回路可在交联聚乙烯电缆系统中，检测到电缆线回路可在交联聚乙烯电缆系统中，检测到电缆线 芯与屏蔽层的电流中极小的直流分量。芯与屏蔽

36、层的电流中极小的直流分量。 电气设备绝缘检测与诊断 电气设备绝缘检测与诊断 直流分量法测得的电流极微弱，有时也不直流分量法测得的电流极微弱，有时也不 大稳定，微小的干扰电流就会引起很大误差。大稳定，微小的干扰电流就会引起很大误差。 研究表明，这些干扰主要来自被测电缆的屏研究表明，这些干扰主要来自被测电缆的屏 蔽层与大地之间的杂散电流，因杂散电流及蔽层与大地之间的杂散电流，因杂散电流及 真实的由水树枝引起的电流，均经过直流分真实的由水树枝引起的电流，均经过直流分 量测量装置，以致造成很大误差。可以考虑量测量装置，以致造成很大误差。可以考虑 采取旁路杂散电流或在杂散电流回路中串入采取旁路杂散电流或

37、在杂散电流回路中串入 电容将其阻断等方法。电容将其阻断等方法。 电气设备绝缘检测与诊断 二、直流叠加法二、直流叠加法 直流叠加法的基本原理是在接地直流叠加法的基本原理是在接地 的电压互感器的中性点处加进低压直的电压互感器的中性点处加进低压直 流电源流电源(通常为通常为50v)，使该直流电压与，使该直流电压与 施加在电缆绝缘上的交流电压叠加，施加在电缆绝缘上的交流电压叠加， 从而测量通过电缆绝缘层的微弱的纳从而测量通过电缆绝缘层的微弱的纳 安级直流电流或其绝缘电阻。安级直流电流或其绝缘电阻。 电气设备绝缘检测与诊断 电气设备绝缘检测与诊断 由于直流叠加法是在交流高压下再叠以低值的由于直流叠加法是

38、在交流高压下再叠以低值的 直流电压，这样在带电情况下测得的绝缘电阻与直流电压，这样在带电情况下测得的绝缘电阻与 停电后加直流高压时的测试结果很相近。但绝缘停电后加直流高压时的测试结果很相近。但绝缘 电阻与电缆绝缘剩余寿命的相关性并不很好，分电阻与电缆绝缘剩余寿命的相关性并不很好，分 散性相当大。绝缘电阻与许多因素有关，即使向散性相当大。绝缘电阻与许多因素有关，即使向 一根电缆，也难以仅靠测量其绝缘电阻值来预测一根电缆，也难以仅靠测量其绝缘电阻值来预测 其寿命。其寿命。 对于中性点固定接地的三相系统，也可在三对于中性点固定接地的三相系统，也可在三 相电抗器中性点上加低压直流电源而仍用直流叠相电抗

39、器中性点上加低压直流电源而仍用直流叠 加法在线检测电缆绝缘性能。加法在线检测电缆绝缘性能。 电气设备绝缘检测与诊断 三、电缆绝缘三、电缆绝缘tan在线检测在线检测 通常认为，发现集中性的缺陷采用直流分量通常认为，发现集中性的缺陷采用直流分量 法较好，因为法较好，因为tan值往往反映的是普遍性的缺陷，值往往反映的是普遍性的缺陷， 个别的较集中的缺陷不会引起整根长电缆所测到个别的较集中的缺陷不会引起整根长电缆所测到 的的tan值的显著变化。由图值的显著变化。由图7-15可见，电缆绝缘可见，电缆绝缘 中水树枝的增长会引起中水树枝的增长会引起tan值的增大，但分散性值的增大，但分散性 较大。同样，在线

40、测出较大。同样，在线测出tan值的上升可反映绝缘值的上升可反映绝缘 受潮、劣化等缺陷，交流击穿电压会降低，其间受潮、劣化等缺陷，交流击穿电压会降低，其间 的关系如图的关系如图7-16的实例所示，同样具有一定的分的实例所示，同样具有一定的分 散性。散性。 电气设备绝缘检测与诊断 电气设备绝缘检测与诊断 电气设备绝缘检测与诊断 从在线检测从在线检测tan值可估计整体绝缘的状况，目前给出值可估计整体绝缘的状况，目前给出 了在线监测了在线监测tan的参考标，如表的参考标，如表76所示。所示。 四、其他在线检测方法四、其他在线检测方法 对于发现局部缺陷，局部放电检测是很有价值的。常见对于发现局部缺陷，局

41、部放电检测是很有价值的。常见 的电缆局部放电方法有局部放电检测仪、接地线脉冲电流的电缆局部放电方法有局部放电检测仪、接地线脉冲电流 法、电磁耦合法、超声波法等，可以对电缆及其附件进行法、电磁耦合法、超声波法等，可以对电缆及其附件进行 检测，但由于电缆长、电容量大，对其进行在线检测时外检测，但由于电缆长、电容量大，对其进行在线检测时外 界干扰的影响十分严重，在现场进行检测时有效分辨率一界干扰的影响十分严重，在现场进行检测时有效分辨率一 般为般为100一一1000pC。 电气设备绝缘检测与诊断 表表77给出了几种电缆绝缘在线检测方法的比较。通过给出了几种电缆绝缘在线检测方法的比较。通过 对几种检测

42、方法的比较，可以选择比较有效的方法。图对几种检测方法的比较，可以选择比较有效的方法。图7 19给出了直流分量法、直流叠加法、在线给出了直流分量法、直流叠加法、在线tan法三种方法组法三种方法组 成的综合在线检测仪的测量原理。成的综合在线检测仪的测量原理。 电气设备绝缘检测与诊断 电气设备绝缘检测与诊断 五、电力电缆故障诊断与定位五、电力电缆故障诊断与定位 电力电缆故障类型：电力电缆故障类型： 开路故障：若电缆相间或相对地的绝缘电阻开路故障：若电缆相间或相对地的绝缘电阻 值达到所要求的规范值，但工作电压不能传输到值达到所要求的规范值，但工作电压不能传输到 终端，或虽然终端有电压但负载能力较差终端，或虽然终端有电压但负载能力较差. 低阻故障：电缆相间或相对地的绝缘受损，低阻故障：电缆相间或相对地的绝缘受损， 其绝缘电阻减小到一定程度的故障其绝缘电阻减小到一定程度的故障. 高阻故障：相对于低阻故障，若电缆相间或高阻故障：相对于低阻故障，若电缆相间或 相对地的故障电阻较大，则称为高阻故障，它包相对地的故障电阻较大，则称为高阻故障，它包