长距离三相电力电缆绝缘在线监测方法

电力电缆绝缘在线监测方法分析发布时间：2022-05-12T07:18:40.419Z 来源：《福光技术》2022年10期作者：张永[导读] 电缆是电网的重要组成部分，所以电缆的绝缘性好坏也在很大程度决定了电网的安全运行。

国网福州供电公司自贸区供电服务中心福建福州 350015摘要：电缆是电网的重要组成部分，所以电缆的绝缘性好坏也在很大程度决定了电网的安全运行。

导致电缆绝缘性降低的因素很多，例如电缆内部放电也会使电缆绝缘性发生改变，一旦电缆的绝缘性降低了，将会使电网的安全运行存在很大的潜在威胁。

除了内部放电会带来影响，很有很多的影响因素造成电缆绝缘性破坏。

例如铺设的电缆绝缘层材料厚度不足并且将该电缆置于高压高温环境下，则很容易使电缆的绝缘层发生氧化、热裂解，从而导致绝缘击穿。

电缆敷设于污水沟底下，受到污水侵蚀，绝缘损坏发生相间短路，引燃污水附近沼气，发生爆炸。

这些导致电缆绝缘性遭到破坏的因素会使电力系统存在重大的安全隐患。

因此，对电缆进行实时在线绝缘监测是一个必然发展趋势。

关键词：电力电缆；绝缘在线监测；方法1电力电缆绝缘在线监测的优势电缆绝缘水平在线监测装置能够让电力部门在不断电的情况下进行操作，这样可以对电缆的故障问题进行实时排查，从而延缓电缆使用寿命，让电缆能够更加长期稳定的运行。

除了对电缆使用情况进行实时监测，装置还能够通过采集到的新数据和装置中以前保存的数据进行对比分析，对电缆绝缘状况进行在线评估并且预测出未来电缆绝缘老化速度的快慢，从而可以让电力部门对电缆进行预防性的检修。

影响电缆绝缘水平变化的因素有很多，和传统的离线检测相比，在线绝缘监测装置对电缆绝缘状态进行在线监测有以下优点：（1）相对于离线绝缘监测，在线监测不需要进行断电操作，这避免了预防性试验带来的经济损失，而且装置采集到的数据具有实时性，能让电力部门对电缆出现的问题更快的进行检修。

（2）在线绝缘监测相对于离线监测技术，还在很大程度上降低了维护成本。

探讨电力电缆绝缘的在线监测及诊断电力电缆大都位于地下，造成对电力电缆绝缘检测和维修等工作难度增大，在发生故障后需要花费大量的人力物力对其进行维修。

本文主要对电力电缆绝缘的在线监测和诊断的主要方法进行了介绍，以期为日后电力电缆绝缘的在线监测发展提供理论依据。

标签：电力电缆;绝缘;诊断;在线监测1引言为保障电能安全稳定的传输，相关部门要对电力电缆的绝缘情况进行检查和维护。

我国传统的检测电力电缆绝缘情况的方式是离线检测，该检测方法需要在停电的状态下对设备进行检测。

然而随着社会发展脚步的加快，对电力的需求不断增加同时希望在减少停电的情况下对电力电缆进行检测，在线检测是一种能够在运行状态下对电力电缆的绝缘状况进行监测的方法。

2.电力电缆绝缘在线监测方法2.1直流叠加法直流叠加法指的是通过在电磁式的电压互感器中性点接地的位置添加约50V的低压直流电压源，使接地电压互感器的中性点及运行母线加到电缆的三相中。

因此同时外加有直流电压和工频交流的电缆，再使用LC滤波器，滤除测试回路中的交流成分，只检测由电源E流过电缆绝缘层微弱的直流电流或者计算出电缆中的绝缘电阻从而判定电缆的绝缘情况。

直流叠加法的基本原理图如图1所示。

运用直流叠加法测量的过程中，由于杂散电流的变化比较大，因此所得出的结果测量误差较大。

如果电缆头部位置表面泄漏电阻比较低的时候，测量误差也会增大。

当前存在的解决方法是，在叠加装置和在线检测装置距离较近的时候使用电容阻断的方法可以干扰电流通路。

除此之外还可以通过补偿电动势法避免干扰电流。

如果直流电流长期流经互感器TV，可能会造成电压互感器的磁路处于饱和状态而形成零序电压。

有报告指出，当直流叠加电压为6V时不会出现问题。

但是在实际生活中，该法对于中性点直接接地的电网并不适用。

2.2直流分量法交聯聚乙烯（XLPE）电力电缆中水树枝具备“整流作用”（如图2所示）可以使外加交流电压负半周树枝放电向的绝缘中增加许多负电荷，但是正半周树枝的正电荷比较少，所以不能完全中和负电荷。

长距离三相电力电缆绝缘在线监测方法摘要：长距离的电力电缆的金属护层都会进行交叉互联，目的是降低电缆的金属护层中的感应电压，这种接线方式具有接地回路环流小、经济安全等优点，但由于无法对流经各段电缆主绝缘的电流直接测量给其绝缘的在线监测技术带来了很大的困难。

对于长距离的电力电缆，金属护层都是交叉互联的，并且长距离电缆线芯的电阻和残余电感都不等于零，电缆中的负载电流便会在电缆的线芯电阻和残余电感上形成电压降，导致电缆两端的对地电压出现比较大的差异，而且这种差异还会随着电缆负载电流的变化而变化。

在这种情况下，选取电缆位置对地电压作为基准相量进行电缆绝缘tanδ在线监测时，测量结果将会是不相同的，并且监测结果还会随电缆负载电流的变化而变化，这就给长距离电缆绝缘tanδ在线监测及绝缘状态评估带来了困惑。

鉴于目前金属护层交叉互联下电缆绝缘的在线监测一直没有找到合适的方法，该方法不仅实现了交叉互联方式下电缆绝缘的在线监测，而且给出了长距离电缆线芯存在电压降时参考电压的选取方法，通过仿真可以证明该方法的有效性。

关键词：长距离三相；电力电缆绝缘；线监测长距离电力电缆存在金属护层交叉互联和负载电流造成电压降的问题，因而与短距离电力电缆绝缘的在线监测存在很多不同。

根据长距离电缆金属护层交叉互联的结构特点，基于长距离电缆绝缘介质损耗因数（tan）在线监测技术，长距离电缆故障定位技术及长距离电缆护套绝缘在线监测技术。

一、长距离电缆绝缘在线监测存在的问题1、电缆金属护层交叉互联的影响。

对高电压长距离电缆金属护层交叉互联方式，通过电缆两端接地线上测量的电流并不是流过电缆主绝缘的电流，而是流过三相电缆主绝缘的电流的叠加之和，并且该值几乎为零，这种互联方式使得无法对流过电缆主绝缘的电流进行测量，也就无法对电缆绝缘电阻、tanδ 值等参数进行测量，从而无法实现对高电压长距离电缆绝缘的在线监测。

同时，对于较低电压等级的长距离电缆绝缘在线监测中，由于三相电缆的金属护层在电缆的整个长度范围内始终完全相连，无法对电缆的绝缘进行分相监测，也是无法对流过每相电缆绝缘的电流进行测量，从而无法实施对每相电缆绝缘的监测。

电气设备的绝缘在线监测与状态维修一、引言电气设备的绝缘在线监测与状态维修是电力系统中的重要环节，它的主要作用是保证电气设备的安全可靠运行。

本文将从绝缘在线监测的原理与方法、状态维修的内容与方法、维修过程中的注意事项等方面进行详细介绍。

二、绝缘在线监测的原理与方法绝缘在线监测是通过监测电气设备的绝缘状况，判断其运行状态，并基于此进行相应的维修或保养。

目前常用的绝缘在线监测方法主要包括以下几种：1.绝缘电阻测量法：采用高压直流电源施加一定电压，通过测量电流和电压来计算绝缘电阻。

此方法适用于绝缘电阻较高的设备，如变压器、电缆等。

2.局部放电监测法：通过监测电气设备中的局部放电现象，判断设备绝缘状态的好坏。

局部放电监测系统一般由放电传感器、放大器、传输系统和数据处理系统组成。

3.热成像法：通过红外热像仪或红外热成像仪器，对电气设备的温度分布进行测量，从而判断设备的绝缘状态。

热成像法可以快速、准确地检测设备的异常情况，适用于大面积的设备，如变电站、开关站等。

4.超声波法：通过超声波传感器对电气设备进行检测，判断设备内部的绝缘状态。

超声波法可以检测到绝缘材料内部的缺陷和松动现象，适用于变压器、断路器等设备。

三、状态维修的内容与方法状态维修是指在对电气设备进行绝缘在线监测后发现问题，并对问题进行相应修复的过程。

常见的状态维修内容包括以下几方面：1.绝缘材料的处理：如检查绝缘材料是否老化、断裂或有其他损坏现象，并及时更换新的绝缘材料。

2.绝缘结构的检查与修复：如检查设备的端子、接头、固定设备等是否牢固，如果有松动或腐蚀等情况，需要进行相应的修复。

3.设备的清洁与维护：如清除设备表面的灰尘、杂物，保持设备处于干净的状态，定期进行维护与保养。

4.电气连接的检查与修复：如检查电气接线是否松动、插头是否完好，如果有问题需要及时进行修复。

对于不同的设备类型和具体故障情况，还可以使用其他的维修方法，如局部放电消除、局部绝缘修复等。

随着城网的发展，原有主要依靠定期停电后进行绝缘预防及检测电路的方法已难以满足现实的要求。

近年来不少研究者提出了一些新的在线带电检测方法，这些方法对早期发现电力电缆特别是交联聚乙烯电缆存在的绝缘缺陷及老化情况，很有作用。

通常有以下几种方法：（一）直流叠加法在接地的电压互感器的中性点处加进低压直流电源（通常为50V），使该直流电压与运行中电缆的交流电压叠加，检测通过电缆绝缘层的极微弱的直流电流，即可测得整条电缆的绝缘电阻，从而可对电缆的好坏进行判断。

直流叠加法的特点是抗干扰能力较强。

但绝缘电阻与电缆绝缘剩余寿命的相关性并不好，分散性相当大。

绝缘电阻与许多因素有关，即使同一根电缆，也难以仅靠测量其绝缘电阻值来预测其寿命。

（二）直流分量法通过检测电缆芯线与屏蔽层电流中极微弱的直流成分，对电缆中某一点或某一局部存在的树枝化（水树枝、电树枝）绝缘缺陷进行劣化诊断。

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。

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，因杂散电流及真实的由水树枝引起的电流，均通过直流分量测量装置，以至造成很大误差。

可考虑采取旁路杂散电流或在杂散电流回路中串入电容将其阻断等方法。

目前国外将用直流分量法测得的值分为大于100nA、1～100nA、小于1nA 三档，分别表明绝缘不良、绝缘有问题需要注意、绝缘良好。

（三）介质损耗因数法将加于电缆上的电压用电压互感器或分压器取出，将流过绝缘中的工频电流用电流互感器取出，然后在自动平衡回路中检测上述信号的相位差，即可测出电缆绝缘的介质损耗因数（四）分布式光纤温度传感器利用分布式光纤温度传感器，通过检测故障点附近温度变化情况来实现电缆故障定位。

这种检测技术成本较高，主要应用于新敷设的重要电缆。

五、结语目前，电力电缆的故障检测主要为离线测试。

但是，在线监测具有更为明显的经济效益和社会效益。

近年来，电力系统的状态监测得到迅速发展并成为目前国际上的一个研究热点。

电力电缆绝缘在线监测方法分析王健1摘要：随着我国经济实力的不断增长，人们对电力的需求日渐提高，供电质量也成为电力部门重要的考核指标。

电力电缆作为电网运行不可或缺的组成部分，其举足轻重的地位不言而喻。

由于大多数电缆铺设在地下，不仅不容易查找故障点位置，如果不能及时排除还会造成停电的风险。

电缆绝缘在线监测可以实时监控电缆的运行状态，及时发现故障隐患，进行绝缘老化趋势分析，并预测电缆寿命，对电缆的可靠运行有深远的影响。

因此，电力电缆绝缘在线监测势在必行。

关键词：电力电缆；绝缘在线监测；方法分析1电力电缆故障分类各项电力电缆故障并不是同一种类，在未对其进行明确划分的情况下，故障诊断和检测过程中会出现一系列问题。

从时间角度进行划分，电力电缆故障主要分为运行故障和试验故障，在电力电缆运行过程中，会因故障问题运行不当，试验过程中还会因电缆绝缘问题出现故障；从故障部位的角度进行划分，需要对电缆中的重要部位进行分类，如本体、中间头、户内头、户外头是常见的故障发生部位。

在电力电缆运行过程中，造成故障的原因不仅有人为因素，还有自然环境、绝缘老化和腐蚀等，这就需要根据责任的不同进行划分，短路、开路、接地和其他情况下，都需要确定故障的性质，才能够有效地处理这些故障，减少损失。

2电力电缆故障原因造成电力电缆故障的原因有很多，这就需要电力技术人员做好电缆维护、快速检测定位等工作。

在电力电缆实际运行过程中，常见的故障原因主要分成以下几种：第一，线路老化。

通常情况下，电缆运行环境相对恶劣，常用的绝缘材料，如交联聚乙烯极易受到酸、碱、盐、水和微生物等影响，出现老化现象，在长期的发展中绝缘层会被击穿，引发短路和低阻故障。

第二，机械损坏。

埋地电缆事故是一种常见的事故，在电力电缆事故过程中，未经确认开展开挖、打桩等工作，以及重型车辆碾压都会引发电缆错位、扯拉变形等问题，进而引发电缆故障。

第三，电缆接头制作不合理。

在电缆接头未进行防潮措施、密封和接头电线连接压接不良、接头位置不合理的情况下，会引发电缆故障。

电缆绝缘在线监测与诊断摘要：随着东莞地区经济的发展，电力电缆的应用越来越广泛，电力电缆目前主要应用于污秽区域、城市繁华人口聚集区域、工矿企业、无行线走廊的区域，具有安全、可靠、占地面积少、美化城市环境等优点。

本文介绍了引发电缆故障的主要原因和电缆故障的类型，阐述了目前常用的几种在线监测技术及故障诊断方法，针对故障引发原因，提出了电缆故障的预防措施降低电缆故障的发生率。

关键词：电力电缆；绝缘；在线监测；故障诊断由于电缆多埋于地下，一旦发生故障时，将不易查找，不仅花费大量的人力、物力，并可能造成不可估量的停电损失。

如何准确、快速的找到电缆故障点成了供电部门关注的问题，而影响电缆安全可靠运行的关键因素是电缆绝缘的好坏。

过去，使用的预防性试验主要是定期停电进行试验、维护和检修、这种固定“计划检修”模式不能及时发现电缆的早期缺陷。

为防止突发事故发生，对电缆运行状态进行实时的在线监测显得较为迫切。

采用状态监测与故障诊断技术后，可以使设备从“到期必修”过渡到“该修则修”。

1．电缆绝缘损伤的原因目前电缆故障的第一大原因是外力破坏占到61%，电缆本身及其附近质量问题占22%，敷设时损伤占10%，其它占7%。

故障原因具体可以分为以下几类。

1.1机械损伤机械损伤占电缆故障原因的绝大部分，主要由在敷设过程中拉力较大，或者电缆沟内进行其它市政、管道等工程的施工造成电缆损伤，电缆机械损伤，除少数断裂等严重损坏外，绝大部分都是轻微损伤，没有造成故障，但经过几个月甚至几年的发展，形成故障。

1.2绝缘受潮由于电缆敷设环境大多较为恶劣，污秽潮湿的环境逐渐侵蚀着电缆的绝缘，可能造成故障，如果电缆质量较差，护套出现裂缝，或接头盒、终端盒结构不密封引起进水等都会加大电缆绝缘受潮的概率。

1.3绝缘老化变质电缆绝缘介质内部气隙在电场作用下产生游离，或过负荷时，造成局部过热、碳化绝缘层，使绝缘下降。

当绝缘介质电离时，气隙中会产生硝酸、臭氧等化学生成物，腐蚀绝缘层；电缆过负荷是电缆过热很重要的因素。

电力电缆绝缘在线监测方法摘要：对电力电缆进行定期的检查能够检测出电缆的绝缘情况，但离线的对电缆进行检测必须在停电后进行，影响生产生活，同时停电后检测的电缆的参数也有所不同，因此在线的对电力电缆进行检测尤为重要，本文就主要对电力电缆绝缘的在线检测及诊断进行探讨。

关键词：电力电缆；在线监测；系统设计引言在电力系统中，电缆以其占用空间小、不受自然条件影响、安全可靠性高等优势发挥着越来越重要的作用。

但目前对电缆的故障检测技术并不完全成熟，一旦发生故障，很难在短时间内排除问题，严重影响供电的恢复。

因此，需要加强电力电缆的检测技术，以保证电网供电的稳定、安全性。

在线监测技术不仅能够及时发现电力电缆绝缘缺陷，防止出现突发性电力事故，同时也能够有效减少不必要的停电检修，加强绝缘在线监测技术有着重要意义。

1 电力电缆绝缘状态在线监测研究的意义1.1 电气性能指标中压XLPE电缆绝缘检测技术发展相对成熟，但由于中压电缆和高压电缆的制作工艺、电缆结构和工作环境不一致，中压电缆绝缘性能的诊断方法并不能完全推论到高压电缆。

例如在中压电缆中，常见的老化原因之一就是水树老化，而对于高压电缆，水树影响绝缘老化问题并不突出。

因此，与水树老化状况有很强相关性的介质损耗法等方法就不适用于高压电缆的检测。

目前，高压电力电缆常用的绝缘老化状态离线检测方法有:绝缘电阻测量法、局部放电法和击穿试验法。

1.2绝缘电阻测量法绝缘电阻是反映绝缘介质阻止电流流通能力的参数，是用来判断绝缘性能是否合格、反映绝缘介质性能变化的典型依据，进行绝缘电阻测量是研究电缆绝缘特性以及在不同运行条件下使用性能等方面的重要手段。

当电缆绝缘发生老化时，电缆的绝缘电阻会逐渐下降，绝缘电阻值只有高于一定值，才能保证电缆正常工作。

2 电力电缆绝缘故障的原因一般，电线电缆的绝缘材料使用了一段时间以后，会于不同的程度上产生老化，引发绝缘材料出现老化的因素很多，有关的人员应从不同的角度来对引发其出现老化的因素综合和全方位地加以分析。