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《電氣時(shí)代》2014年第五期

一、電力電纜絕緣檢測(cè)試驗(yàn)

目前，電力系統(tǒng)中對(duì)電力電纜絕緣研究主要分為兩類，一類是對(duì)運(yùn)行的電纜進(jìn)行絕緣的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，確定老化程度和缺陷性質(zhì)；另一類是在實(shí)驗(yàn)室對(duì)模擬電纜進(jìn)行人工加速老化試驗(yàn)，以此來(lái)評(píng)估電纜的使用壽命。

1.交流疊加法在電力電纜的絕緣層金屬護(hù)套上疊加（2倍工頻＋1）Hz的電流，所施加的電源為交流電壓，試驗(yàn)中通過(guò)檢測(cè)絕緣層劣化引起的1Hz信號(hào)，來(lái)判斷電纜的絕緣狀況，實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜絕緣程度的在線監(jiān)測(cè)。使用的測(cè)量原理如圖1所示。通過(guò)疊加電壓對(duì)缺陷產(chǎn)生的劣化信號(hào)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，可以檢測(cè)1Hz的信號(hào)，故交流疊加法檢測(cè)精確度高，抗干擾能力強(qiáng)。同時(shí)由于不接觸到電纜的高壓端，測(cè)量方便，受到外界污穢等影響因素較小。但是，運(yùn)行中的電纜受到外界的干擾影響卻比較大，工頻信號(hào)較大，不易測(cè)得此種微小信號(hào)。這也是此種方法的不足之處。

2.電容耦合法將電纜外護(hù)套以及金屬屏蔽層切開(kāi)，金屬銅環(huán)作為電極，用聚丙烯薄膜支撐將其固定在電纜外半導(dǎo)體層上。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中采用的傳感器為電容耦合器，模型如圖2所示。在工頻電壓下，由于外半導(dǎo)電層與金屬屏蔽層電位接近相等，故圓環(huán)電極不會(huì)影響電纜的絕緣性能。在高頻條件下，可以獲得最佳的傳感器信噪比，有效檢測(cè)頻帶為10～500MHz，靈敏度為3pC。

3.方向耦合法德國(guó)柏林的400kVxlpe電纜局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是方向耦合法最典型的例子。方向耦合器安裝在電纜的半導(dǎo)體層與金屬屏蔽套之間，結(jié)構(gòu)如圖3所示。其中方向耦合器由一個(gè)插在電纜絕緣上的電極板、一個(gè)Rogowki線圈和兩個(gè)終端阻抗組成。一般檢測(cè)系統(tǒng)將兩個(gè)方向耦合傳感器分別安裝在電纜接頭的兩邊，這種方法具有很好的抗干擾能力。此法主要應(yīng)用于電纜附件的局放檢測(cè)，但是電纜接頭需要預(yù)制，不適合在運(yùn)行中的高壓電纜線路中使用。

4.電磁耦合法電磁耦合法的測(cè)量回路與被測(cè)電纜設(shè)備之間沒(méi)有直接的電氣聯(lián)系，加上擁有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于安裝、不產(chǎn)生飽和現(xiàn)象和能夠很好地抑制噪聲的優(yōu)點(diǎn)，在高壓電纜局部放電檢測(cè)中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。當(dāng)電纜為網(wǎng)狀屏蔽時(shí)，因?yàn)殡姶艌?chǎng)并未完全限制在屏蔽層內(nèi)，可將電磁耦合裝置安裝于電纜屏蔽層之外，如圖4所示。這種方法便于安裝，但是靈敏度低。當(dāng)電纜屏蔽層為金屬箔、鉛鎧或者溝狀護(hù)套時(shí)，電纜電磁信號(hào)完全處于電纜屏蔽層之內(nèi)，電磁耦合裝置必須安裝在電纜屏蔽層和外半導(dǎo)體之間。

二、聯(lián)合檢測(cè)法

1.超聲波檢測(cè)法超聲波檢測(cè)系統(tǒng)通常采用壓電換能器材料做成的超聲波傳感器將聲信號(hào)成比例地轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并應(yīng)用光纖傳輸，再經(jīng)放大后在示波器或峰值表上顯示。超聲波檢測(cè)法克服了電磁干擾，不需要停電，操作方便；但目前由于超聲波檢測(cè)傳播衰減速度快、能采集的聲信號(hào)很微弱及靈敏度低等原因受到的關(guān)注相對(duì)較少。

2.超高頻檢測(cè)裝置試驗(yàn)結(jié)果表：局部放電的脈沖寬度為ns級(jí)，在電纜附件內(nèi)激發(fā)的電磁波的頻率可達(dá)GHz。超高頻檢測(cè)法的頻率范圍為300MHz～3GHz，而現(xiàn)場(chǎng)的干擾頻率通常小于400MHz。因此，相比其他常規(guī)檢測(cè)方法有更好的抗干擾能力和較高的靈敏度，有利于獲取局部放電過(guò)程中豐富的電磁波信號(hào)，較全面地反映絕緣介質(zhì)特性和局部放電的物理過(guò)程。

3.電纜絕緣聯(lián)合檢測(cè)超聲波法和超高頻法具有特殊的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)在將兩種檢測(cè)方法聯(lián)合起來(lái)，運(yùn)用到電纜絕緣老化檢測(cè)中，通過(guò)試驗(yàn)獲得的信號(hào)圖譜如圖5所示。運(yùn)用超聲波和超高頻聯(lián)合檢測(cè)裝置對(duì)電纜典型的絕緣故障進(jìn)行檢測(cè)，獲得了良好的結(jié)果。信號(hào)圖譜清晰，也反映了聯(lián)合檢測(cè)運(yùn)用到現(xiàn)場(chǎng)的可行性。

作者：胡義雄單位：湖南郴州電業(yè)局