高压电缆绝缘检测方法

CollegeofElectrical&ElectronicEngineering电气与电子工程学院

高压电缆绝缘检测方法介绍

陈俊武

当前第1页\共有29页\编于星期三\12点报告内容一、电缆在电力系统中的作用与地位二、高压电缆的种类及其特点三、高压电缆绝缘故障的种类及特点四、高压电缆绝缘常用检测方法及选择原则五、高压电缆护套绝缘检测的必要性及检测方法当前第2页\共有29页\编于星期三\12点一、电缆在电力系统中的作用与地位■110kV及以上：输电系统■35kV及以下：配电系统1.架空线路——裸线（钢芯铝绞线），铁塔，避雷线，接地，绝缘子。2.电缆线路——导体，绝缘层，保护覆盖层；受气候影响小，安全耐用。当前第3页\共有29页\编于星期三\12点二、高压电缆的种类及其特点■高压电缆的基本结构特点■高压电缆的分类及其特点当前第4页\共有29页\编于星期三\12点高压电缆基本结构型式当前第5页\共有29页\编于星期三\12点500kV电缆典型结构

充油管道

(ID=25mm)

内导体层

绝缘层

电缆纸

/PPLP/电缆纸

铅合金防护套层

铜制回路外导体层

防腐保护层

钢丝铠装

(8mm)

聚乙烯（PE）套层

当前第6页\共有29页\编于星期三\12点1、按结构特征

（1）统包型（10kV及以下）。

（2）分相型：分相屏蔽（10～35kV）。

（3）扁平型：一般用于较长的水下和海底电缆。

（4）自容型：护套内部有压力的电缆。

2、按敷设环境

（1）直埋式

（2）构架式

（3）水下敷设高压电缆分类及特点当前第7页\共有29页\编于星期三\12点屏蔽型或分相铅包型三芯统包型当前第8页\共有29页\编于星期三\12点3、按绝缘材料性质分（1）油纸绝缘电缆－－粘性浸渍纸绝缘电缆，不滴流浸渍纸绝缘电缆，PPLP电缆（2）塑料绝缘电缆■聚氯乙烯绝缘电缆：工艺性能好，化学稳定性髙，非延燃性，生产效率髙，价格低廉，敷设维护简单。当前第9页\共有29页\编于星期三\12点■聚乙烯绝缘电缆：有良好的介电性能；绝缘电阻髙；工艺性能好，易于加工，耐湿性好，比重小。抗电晕及耐热性能较差，受热易变形或开裂。■交联聚乙烯绝缘电缆：电气性能好，击穿场强度很高，绝缘电阻髙。有较高的耐热性和耐老化性，允许工作温度高，载流量大，适宜于髙落差与垂直敷设。（3）橡胶绝缘电缆当前第10页\共有29页\编于星期三\12点三、高压电缆绝缘故障及其产生的原因电缆绝缘分为主绝缘和护套绝缘主绝缘▲油纸绝缘▲交联聚乙烯绝缘护套绝缘当前第11页\共有29页\编于星期三\12点

缠包绝缘中形成树枝状示意图(a)近线芯处局部放电，(b)深入绝缘，畸变电场；(c)开始滑闪放电（粗线为放电路径，虚线为电力线）油纸绝缘当前第12页\共有29页\编于星期三\12点Tree-like树枝状Bush-like灌木丛状chestnut-like栗子状树枝老化的一般形状交联聚乙烯绝缘当前第13页\共有29页\编于星期三\12点电介质中的树枝老化

交联聚乙烯绝缘影响因素：1、机械损伤－－裂纹2、水分－水树枝当前第14页\共有29页\编于星期三\12点四、高压电缆绝缘常用检测方法及选择原则★高压电缆绝缘预防性试验方法介绍★高压电缆绝缘监测方法介绍★高压电缆故障定位方法介绍当前第15页\共有29页\编于星期三\12点高压电缆绝缘预防性试验方法介绍交流（或谐振）耐压试验→

XLPE直流耐压试验→高压油纸电缆局部放电试验→各种电缆介质损耗角正切的测量→各种电缆绝缘电阻试验→各种电缆（主要是护套）高压电缆预防性试验常用方法及其适应性泄漏电流法→油纸电缆当前第16页\共有29页\编于星期三\12点★XLPE电缆绝缘层在直流和交流电压下．内部电场分布情况完全不同。在直流电压下电场按绝缘电阻系数呈正比例分配，而XLPE绝缘材料存在电阻系数的不均匀性，因而导致在直流电压下电场分布的不均匀性。在交流电压下．电场按介电系数呈反比例分配，XLPE为整体绝缘结构，在交流电场下，XLPE绝缘内部电场分布是比较稳定的。这样有可能造成在交流工作电压下有缺陷的部位在直流试验时不被击穿，反过来，在直流试验时被击穿部位，在交流工作电压下却不会产生问题。XLPE电缆不能采用直流耐压试验的原因当前第17页\共有29页\编于星期三\12点★XLPE绝缘内部如果有了水树枝，在交流工作电压下，水树枝的发展是很缓慢的。而在直流耐压试验时，会加速水树枝的发展，甚至转变为电树枝。即直流试验会导致XLPE绝缘产生积累效应，加速绝缘老化，缩短使用寿命。★直流耐压试验过程中．在XLPE电缆及附件绝缘内会形成空间电荷，空间电荷的不断形成可使电缆在交流工作电压下导致击穿，或在附件界面因积累电荷而沿界面滑闪。当前第18页\共有29页\编于星期三\12点1、电力电缆电容大，进行交流耐压试验需要容量大的试验变压器；2、交流耐压试验有可能在油纸绝缘电缆空穴中产生游离放电而损害电缆，同样高的交流电压损害电缆绝缘强度远大于直流电压；3、直流耐压可同时测量泄漏电流，根据泄漏电流变化或泄漏电流与试验电压关系，可判断电缆绝缘情况；4、如电缆存在局部空隙缺陷，直流电压大部分加压在与缺陷相关的部位上，这就更易暴露电缆的局部缺陷。充油电缆采用直流耐压试验的原因当前第19页\共有29页\编于星期三\12点充油电缆直流耐压试验时必须采用负极性连接的原因一般认为进行直流耐压试验时，采用任何极性都无关系，只要接线正确就行了，然而对电力电缆，连接极性不同，效果不一样。如果缆芯接正极，在电场作用下，电缆绝缘层中水分将会渗透移向电场较弱的铅皮，结果使缺陷不易发现，击穿电压比缆芯接负极时提高10％。这些还与电力电缆绝缘厚度、温度及电压作用时间有关。因此，对电力电缆进行直流耐压试验要采用负极性连接，对高压硅堆的使用必须注意极性。当前第20页\共有29页\编于星期三\12点高压电缆绝缘监测方法介绍直流叠加法→XLPE直流分量法→XLPE低频成份法→XLPE损耗因素法→各种局部放电法→各种低频叠加法→XLPE高压电缆常用绝缘监测方法及其适应性化学分析法→油纸电缆环流法→各种单芯电缆电缆应力测量法→XLPE温度分布测量法→各种当前第21页\共有29页\编于星期三\12点高压电缆故障定位方法介绍电桥法定位（包括阻抗定位法等）脉冲法（行波法）高压电缆故障定位常用方法低压脉冲反射法脉冲电压法（闪测法）脉冲电流法精确定点方法脉冲法（高压）听帮或拾音器当前第22页\共有29页\编于星期三\12点五、高压单芯电缆护套绝缘检测的必要性及检测方法◆必要性

金属护套具有屏蔽干扰、防雷、保护缆芯不受损伤、阻止水分和潮气侵入等重要作用，是电缆的重要组成部分。其完好与否对电缆的使用寿命关系重大。电缆护套外绝缘若损坏，则金属护套环流增大，不仅影响电缆载流量，而且使金属护套发热，以致损害电缆主绝缘，加速电缆绝缘老化，甚至发生电缆爆炸事故。因此，要提高运行电缆维护水平，保障运行电缆安全指标，降低电缆线路事故率，需要对电缆金属护套的绝缘状况进行必要的监测。当前第23页\共有29页\编于星期三\12点原因分析：▲

电缆护套发生多点接地环流增大发热金属铠装热胀冷缩变形产生空隙局部放电影响主绝缘▲电缆护套发生多点接地（鼠害等）引起铠装损坏引起充油电缆主绝缘损坏水分侵入在XLPE电缆主绝缘中形成水树枝当前第24页\共有29页\编于星期三\12点监测的基本方法对电缆外绝缘的监测手段主要有两种主要方法：◆环流法◆温度监测法华中科技大学电气与电子工程学院当前第25页\共有29页\编于星期三\12点环流法当前第26页\共有29页\编于星期三\12点温度监测法▲光纤测温

对于较长距离的电力电缆线路,因沿途的敷设环境、土壤热阻、临近热源等散热条件差异,往往会导致电缆线路出现局部过热点而形成载流量瓶颈效应,如果此时仅根据标准计算结果或者局部点温测量结果来确定电缆线路载流量和负载能力,可能会导致线路局部绝缘过热而发生电-热击穿的运行事故;另一方面,出现电力电缆或附件介质中局部缺陷、绝缘击穿前兆和意外火灾等均会不同程度地导致电力电缆表面温度出现异常热效应。当前第27页\