电力电缆的绝缘老化离线诊断

电缆绝缘的离线诊断法9.2电缆绝缘的诊断方法XLPE电缆老化起因于气隙、杂质、凸起毛刺等缺陷，这些缺陷再加上电场、热、机械力、环境（水的供给）等老化因素，就会出现局部放电、水树枝等现象，最终导致电树枝的发生,严重时会导致绝缘击穿。老化原因与老化形态间的关系XLPE电缆的绝缘老化诊断法：非电气试验：解剖检查、电树枝、水树枝的观察等；电气试验：离线诊断法，在线诊断法；通常所进行的老化诊断是非破坏性的各种电气试验法。按手段分类施加电压的波形按绝缘老化检出原理分类局部放电的发生介质松弛现象的变化绝缘电阻的下降直流分量脉动的发生其他电气试验离线诊断直流局部放电测定残留电压法逆吸收电流法残留电荷法兆欧表电位衰减法偏压法直流漏电法耐电压试验AC,脉冲击穿电压工频交流损耗电流法超低频tanδ——在线诊断电压叠加法局部放电测定(包含声发射法、放射电磁波法)——直流分量法、脉动检出法——交流损耗电流法有叠加交流——交流\低频率叠加法直流——直流电压叠加法非电气试验外观检查、电树枝及水树枝的观察————9.2.1离线诊断法1．绝缘电阻测试器材：绝缘电阻计（兆欧表）XLPE电缆绝缘电阻的测量，是测定各线芯导体与屏蔽层间的绝缘电阻。方法：接线方式设置保护环接头使表面漏电流不进入测量系统。绝缘电阻是反映绝缘性能的最基本的指标之一。电缆绝缘电阻测量法接线：电缆绝缘电阻测量法绝缘电阻判定标准举例：测定电压/V绝缘电阻值/MΩ判定1000/20002000以上500～2000500以下良警告不良50005000以上500～5000500以下良警告不良1000010000以上1000～100001000以下良警告不良2．直流漏电流（1）测量原理直流漏电流测量法：给电缆加上直流电压，测定吸收电流和漏电流，根据漏电流的绝对值以及时间特性曲线的特异点等，来判断电缆是否发生老化。直流漏电流测量电路举例漏电流的时间特性举例漏电流较大的情况下、当电流随时间增加或者出现曲线的突跳现象等，则判断为异常。漏电流的时间特性曲线：Ⅰ：正常电缆Ⅱ：正常电缆在测定时有噪声Ⅲ：漏电流大的老化电缆Ⅳ：漏电流有上升趋势，可看到电流曲线跳动的老化电缆测定电压与测定时间（对于6.6kV交联电缆）：额定电压测定电压测定时间第一段最终段6.6kV3kV～6kV10kV5min～7min数据处理：漏电流（μA）=加压时间的最终电流值绝缘电阻（MΩ）=)()(AV漏电流电压的漏电流值规定的加电压时间最后分钟以后的漏电流值加电压1极化比=直流漏电流测量结果的判定标准级别漏电流值有无波动漏电流的时间特性判定ⅠⅡⅢ0.3μA以下0.3~1.0μA1.0μA以上无—有下降倾向—上升倾向Ⅰ（良好）：全部是Ⅰ级别时Ⅱ（警告）：Ⅰ,Ⅲ判定以外的场合Ⅲ（不良）：有两个以上的级Ⅲ别时直流漏电流测量结果的判定标准举例注：6kV的XLPE电缆情况下，施加的电压为直流10kV。三相漏电流的平均值最小值各相漏电流的最大值不平衡率=×100%最终电压下的绝缘电阻电阻第一阶段电压下的绝缘弱点比=（2）直流漏电流与贯穿水树枝贯穿水树枝的典型例证：贯穿水树枝的典型例证1-内导水树2-外导水树3-蝴蝶结型水树对3.3kV～6.6kV级的XLPE电缆作了大量的老化诊断试验，其结果表明贯穿绝缘体的水树枝与未贯穿水树枝的直流漏电流有明显的差异。能够读取直流漏电流的都是由于贯穿水树枝的存在而造成的。找一个比较大的水树枝样品，插入直径为数毫米的金属电极，再涂上导电性涂料作另一电极，对这个水树枝样品的漏电流进行测量。所测量的水树枝是否是贯穿的，可在测量后将样品切成多个圆片用显微镜进行观察来确认。贯穿水树枝的测量：水树枝等效模型C1：电缆电容R1：电缆完好介质部分的绝缘电阻r：与水树枝串联部分介质的绝缘电阻D：电缆中所有水树枝的等效二极管模型贯穿水树枝的漏电流值为0.1μA～1μA，在现场是完全可以测出的。贯穿与未贯穿水树枝的直流漏电流贯穿水树枝的电压-电流特性（如右图）（3）水树枝的长度与直流漏电流水树枝在没有达到对面电极的情况下，直流漏电流非常小，一旦达到对面电极时（贯穿水树枝）将有急剧增大的电流通过.（4）贯穿水树枝的电压—电流特性单个贯穿水树枝样品的直流电压—电流特性（5）直流漏电流与击穿电压贯穿水树枝电缆的击穿电压有低于10kV的情况，相对于6.6kV的运行电压（对地电压3.9kV）基本上没有安全裕度。一旦有异常电压发生就存在绝缘击穿的可能性。退役电缆的交流击穿电压与绝缘电阻(3kV~6kVXLPE电缆)给电介质加上交流电压时，电介质将等价为C和R的并联电路，介质损耗角正切表示为下式：从原理上讲，水树枝发生以后，C将变大，R将变小。R的减少使得tanδ有增加的倾向。表观tanδ（比电缆绝缘体本身的值大）测量得到的tanδ（表观tanδ）是要测定的电缆绝缘体本身的值、再加上半导电层电阻与屏蔽铜带的接触电阻值后得到的值。3．介质损耗角正切的测定CRIICR1tan实际上电缆的tanδ与直流漏电流之间的相关性是微弱的XLPE电缆的水树枝是尺寸为0.1～1μm的气隙以及微通道的集合，基本不存在发生局部放电的可能性。在XLPE电缆的tanδ测定中，更多的是为了检查屏蔽铜带的腐蚀等构造上的缺陷。在进行XLPE电缆的tanδ测定时，必须关注电缆敷设之后的tanδ的增量。4．电位衰减法给电缆施加直流电压（6.6kV级施加电压5kV）后，断开电源，由于电缆绝缘体的绝缘电阻的作用，导体与屏蔽层之间的电位差将衰减。电位衰减法根据电压衰减达到一定值所需要的时间进行性能好坏的判断。在发生水树枝时，衰减速度将变快。电位衰减法的测量电路以及测定量之间的关系：优点是测量装置简便容易受到端部污损以及测定时湿度的影响5．残余电压法对已老化的电缆加上直流电压(1kV/mm，10min),然后线芯接地，进行放电，经过一定时间在导体与屏蔽层之间将再产生电压。称此电压为残余电压。水树枝部分松弛时间长（聚乙烯等非极性材料的松弛时间短），空间电荷通过移动衰减慢，空间电荷与界面感应电荷的平衡遭到破坏，故导体——屏蔽层间产生数伏至数十伏的直流残余电压。电缆劣化越严重残余电压越高。残余电压的产生：残余电压的测量残余电压的测量电路与步骤：优点：测量方法简便，不受外部噪声的影响；要特别注意电缆的端部污损以及吸湿6．逆吸收电流法对电缆施加直流电压后，检测导体短路时的电流作为逆吸收电流。逆吸收电流的测量方法：逆吸收电流的测量方法测定时，对于3.3kV～6.6kV级XLPE电缆，施加直流100V电压5min后，接地2s，测量此后28s内流过的电流，对电流积分求得总电荷量Q，测量结果用电荷量Q除以电缆的静电容C的百分比来表示(Q/C×100%)。7．残余电荷法残余电荷法是对电缆施加直流电压，线芯接地后再施加交流电压，测量叠加交流后流过的过渡直流电流（残余电荷）的方法。测量流过交流电路的直流电流分量Id（t），由其对时间积分求出残余电荷。根据交流击穿电压（VBD）与残余电荷（Qr）的关系判断老化，以耐压值（10.3kV）为标准，残余电荷在100nC以下判断为良好，100nC以上为不良。残余电荷测量回路残余电荷法的优点在于局部老化的检测精度高，不受串联阻抗的影响测定电缆时需要平衡容量大的交流电源。8．直流偏压法直流偏压法测量回路ThankYou！