【正文】 程度的特征量，及早發(fā)現(xiàn)絕緣隱患，避免事故的發(fā)生，不斷研究先進的絕緣檢測技術(shù)和開發(fā)出合適的絕緣檢測裝置是十分必要和迫切的。統(tǒng)包紙不但滿足了線芯與外防護層的絕緣要求，而且還起到纏緊各個線芯的作用。在強電場的作用下，電纜芯空間的氣體就要發(fā)生游離現(xiàn)象，使電纜絕緣遭到破壞（2）散熱能力差，絕緣容易老化，因此載流量受到一定的限制。 分相鉛包電纜分相鉛包電纜又稱為單芯電纜。分相式電纜散熱性能好，可以增加線芯的載流量。當(dāng)電纜溫度下降時，浸漬劑收縮，供油箱內(nèi)的油回流到電纜芯油道，保持電纜線芯內(nèi)部始終無間隙，不會發(fā)生游離現(xiàn)象使絕緣層遭到破壞，同時也避免了電纜溫度上升發(fā)生熱膨脹時使內(nèi)部壓力增大，損傷絕緣層和外護套。（3）電纜內(nèi)部無間隙存在，使絕緣強度大為增強。橡皮電纜也可以采用聚氯乙烯或氯丁橡皮作為密封層。 聚氯乙烯電纜聚氯乙烯電纜構(gòu)造與油浸絕緣紙電纜基本相同，它的絕緣層是采用聚氯乙烯材料，內(nèi)填充也是采用不吸潮的麻繩等材料，外面再包纏內(nèi)襯層將線芯固定，最后再擠壓上外護套層。（3）介質(zhì)損失大，且溫度升高時其電氣性能和機械性能明顯下降，因此限制其使用電壓在6KV及以下電壓等級，且運行溫度不得超過65KV。（2）重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。必須及時分清故障原因，準(zhǔn)確判斷故障點，從而消除故障。例如在安裝過程中，不小心碰傷電纜；機械牽引力過大而拉傷電纜；或電纜過度彎曲而損傷電纜，經(jīng)過長時間運行后就有可能發(fā)展成故障。另外，在大氣過電壓和電力系統(tǒng)內(nèi)部過電壓的作用下，使電纜絕緣層擊穿，形成故障，這種情形下?lián)舸c一般是由于存在材料缺陷。串聯(lián)故障是指電纜一個或多個導(dǎo)體(包括鉛、鋁外皮)斷開；并聯(lián)故障是指導(dǎo)體對外皮或?qū)w之間的絕緣下降，而不能承受正常運行電壓。Rf代表故障點處絕緣電阻，G是擊穿電壓為Ug的擊穿間隙，Cf代表局部分布電容，上述3個數(shù)值隨不同的故障情況變化很大，并且相互之問并沒有必然的聯(lián)系。具體表現(xiàn)為電纜相間或相對地絕緣電阻達到所要求的范圍值，但工作電壓不能傳送到終端，或終端有電壓，但負載能力很差(低壓脈沖測試時，故障有反射且反射波與發(fā)射波同相)。④閃絡(luò)性故障：試驗電壓升至某值時，泄漏電流突然升高，監(jiān)視泄漏電流的表針間歇性擺動。這些損壞和劣化主要是由于機械力的作用、熱的作用、電場的 作用、化學(xué)腐蝕等因素綜合作用產(chǎn)生的。絕緣材料的老化原因是多樣的、復(fù)雜的，最具代表性的主要有:熱老化、機械老化、電壓老化等。用于絕緣的高分子有機材料會在熱的長期作用下發(fā)生熱降解，主要是氧化反應(yīng)，這種反應(yīng)也被稱為自氧化游離基連鎖反應(yīng)，如聚乙烯的氧化反應(yīng)就是從CH鍵中H的脫離開始的。為了防止絕緣材料被氧化，減緩連鎖反應(yīng)的速度，一般都是采用添加抗氧化劑的方法。熱氧化老化是熱和空氣中氧長期聯(lián)合作用所引起的一種老化形式。它對絕緣老化的速度有很大的影響。各種高分子材料的本征擊穿場強都在MV/cm的數(shù)量級。[9]固體絕緣材料的絕緣擊穿機理主要有以下兩種理論:(1).達到一定電場時，電子數(shù)量急劇增加，使得絕緣材料遭到擊穿破壞，由于擊穿破壞的主要原因是電子，因而稱為“電擊穿” ；(2).在絕緣體上加上電壓后，有微電流通過，由這一電流產(chǎn)生的焦耳熱導(dǎo)致材料擊穿破壞， 這被稱為“熱擊穿”。在絕緣設(shè)計時必須將工作場強選得比局部放電起始場強低，以保證電氣設(shè)備有足夠長的壽命。任何不同的絕緣材料，都可以認為是置于電極之間的電介質(zhì)，并呈現(xiàn)電介質(zhì)的特性，極化現(xiàn)象就是其一。但是實際上，σ總會呈現(xiàn)一個很小的值，就是說，介質(zhì)中有少量自由的帶電粒子存在。此外，介質(zhì)在外加高壓電場的作用下，會形成一定程度的電離，使得載流子數(shù)目增多，σ下降。 損耗絕緣介質(zhì)在電場的作用下會產(chǎn)生電能的損耗，這些損耗主要來自以下三個方面：（1）電導(dǎo)損耗；（2）極化損耗；（3）游離損耗。有損介質(zhì)可用電阻、電容的串聯(lián)或并聯(lián)等效電路來表示。直流電壓加上瞬間，電流很大，回路電流主要由電容電流分量組成。這種逐漸“吸收”電荷的現(xiàn)象叫作“吸收現(xiàn)象”，對應(yīng)的電流Ia稱為吸收電流。第一部分為傳導(dǎo)電流Ig，其大小與試品總的絕緣電阻（R1+R2）成反比；第二部分為吸收電流Ia，其大小與試品絕緣的均勻程度密切相關(guān)，如試品為均勻介質(zhì)，或R1C1≈R2C2,則吸收電流很小，吸收現(xiàn)象便不明顯。當(dāng)絕緣受潮或有缺陷時，電流的吸收現(xiàn)象不明顯，總電流隨時間下降較緩慢，而試品的絕緣電阻與電流成反比。顯然，對于不均勻試品的絕緣，如果絕緣狀況良好，則吸收現(xiàn)象明顯，Ka值遠大于1，PI值也較大。與吸收比K相比,用極化指數(shù)PI來衡量絕緣狀況的優(yōu)劣有其優(yōu)越性。第3章 電纜絕緣診斷技術(shù) 概況對運行電纜實施絕緣檢測的目的是了解電纜及其附件的老化情況，以其判斷是否能繼續(xù)可靠工作，進而評估其殘余壽命。需要指出的是，耐壓試驗可能會對試品產(chǎn)生某些損壞，從而影響絕緣壽命。（1） 日本：日本用基于高壓XLPE電纜線路運行實際性能的評估來考慮實施必要的絕緣檢測，主要有：①電纜本體。②電纜附件。為此，他們開發(fā)出了適合現(xiàn)場用的高頻PD（HFPD）或超高頻PD（VHFFD）新型檢測儀。兆歐表的接線柱有三個(見圖31):“線路”(L)、“接地”(E)、“保護環(huán)”(G)。圖31 兆歐表的使用對于使用兆歐表的注意事項有以下：（1）.測量前須將被測試對象之額定電壓了解清楚，相應(yīng)地選擇搖表之電壓等級，使二者額定電壓相適應(yīng)。（2）.測量前檢查搖表是否完好。反之，則說明搖表有問題。應(yīng)該使用專用的測量導(dǎo)線或者絕緣強度高的多芯軟導(dǎo)線，將搖表端鈕“L”連接至被測試對象的“相線”，端鈕“E”連接至被測試對象的外殼上。搖表的轉(zhuǎn)動，即便到了規(guī)定的測量時間1分鐘或更長的時間后，除觀看指示數(shù)值外，應(yīng)先斷開“L”測試導(dǎo)線，再停止搖表轉(zhuǎn)動，切莫反其道而行之。但當(dāng)用較高的電壓來測泄露電流時，就有可能發(fā)現(xiàn)兆歐表所不能發(fā)現(xiàn)的絕緣損壞或弱點。與吸收電流相比，絕緣材料受潮后泄露電流會增加。I10為加電壓10min后的電流；ID10為開始放電10min后的電流。tgδ可以有效地發(fā)現(xiàn)絕緣受潮、穿透性導(dǎo)電通道、絕緣內(nèi)含氣泡的游離、絕緣分層和脫殼以及絕緣有臟污或劣化等缺陷。逆吸收電流的衰減情況和吸收電流一樣，也反映了絕緣介質(zhì)局部缺陷、發(fā)生水樹枝等老化現(xiàn)象的程度。一般殘余電荷越少表示絕緣性能越優(yōu)良。水樹枝多、貫穿程度大的電纜樣品電位衰減快，反之，則電位衰減較緩慢。由于棒板放電的過程中，棒極為正極性和負極性時的放電情況是不對稱的，加上交流電壓時會產(chǎn)生整流效應(yīng)，這就是含有水樹枝的電纜在運行中產(chǎn)生直流分量的原因。前者以在線檢測水樹枝在工頻交流電場下因“整流效應(yīng)”所產(chǎn)生的微弱直流電流作為絕緣老化的判據(jù)；后者是采用對運行中的電纜絕緣疊加一個小直流電勢，然后在電纜屏蔽層接地回路中測出所產(chǎn)生的直流電流的方法來獲知電纜的直流絕緣電阻。電力電纜局部放電量與電力電纜絕緣狀況密切相關(guān)，局部放電量的變化預(yù)示著電纜絕緣一定存在著可能危及電纜安全運行壽命的缺陷。 差頻法差頻在線監(jiān)測法的檢測方式與直流法相似，在工頻交流電下疊加低頻電壓，觀察其對老化電纜的響應(yīng)程度。該方法可以用在不同電壓等級的電纜線上，根據(jù)電力電網(wǎng)的實際接線方式，不同的電壓等級需要在不同的部位疊加低頻信號。圖35 基于差頻法的測量原理圖 交流疊加法該方法是在電纜屏蔽層上疊加一個交流電壓(頻率=工頻頻率2+1)測檢出1Hz的特征電流信號，從而判斷電纜的老化程度，交流疊加法檢測原理見圖36所示。與直流疊加法相比，交流疊加法所需電源的幅值較小，通常疊加5V的交流電壓就可得到明顯的特征電流，這使得交流疊加法能更容易地檢測出電纜老化信號；另外，交流疊加法所測得的特征電流的線性化程度要比直流疊加法好得多，因而，交流疊加法不失為在線檢測電纜的一個新方法。隨著電纜老化程度的增加，損耗電流波形畸變越大，即含有的諧波分量越來越大。由于直流高壓發(fā)生器是高壓試驗儀器中主要測試設(shè)備之一，在高壓試驗中應(yīng)用廣泛，如避雷器、電力電纜、電力電容器、電動機定子繞組的直流耐壓試驗等。因此在進行小電容值試品的泄漏試驗時，一般都規(guī)定要在直流高壓側(cè)并聯(lián)大電容，以減小直流高壓的脈動分量。 工頻倍壓整流60年代初，在便攜式直流高壓發(fā)生器中引入工頻倍壓整流電路。當(dāng)在高壓試驗室中需要固定式直流高壓發(fā)生器時，選用工頻倍壓整流設(shè)備的較多。將工頻倍壓整流直流高壓電源引入便攜式直流高壓試驗器中，是我國直流高壓試驗設(shè)備發(fā)展的第二階段。因此增加倍壓回路的工作頻率就有很大的吸引力，如將倍壓整流回路供電的頻率由50Hz提高到5000Hz，則在相同電壓降ΔU的條件下，倍壓電容C的電容量就可減小100倍，可使倍壓整流回路的重量與體積大為減小。則負載上電壓為兩個電容串聯(lián)相加，輸出電壓為2U2。且高階倍壓整流電路帶載能力很差，輸出很小功率就會導(dǎo)致大的電壓跌落，其跌落幅度為: （）式中， 為倍壓的階數(shù)；f為輸人電壓頻率；C為倍加電容容量。倍壓電路的頻率特性與負載特性如圖43所示，輕載時，不論輸人電壓高低，在低頻段內(nèi)都有兩個諧振峰，且諧振峰尖銳，在整個頻段內(nèi)明顯出現(xiàn)高于理論值的附加電壓。電路4電壓跌落 ；輸出電壓U=理論值ΔU，輸出電壓紋波 較小，但是電路復(fù)雜。這樣可以保證元器件安全和電源的穩(wěn)定。產(chǎn)生附加電壓的原因是由于變壓器的非線性工作的一些參數(shù)。這樣變壓器原、副邊繞組多，特別是副邊繞組承受很高的電壓與尖峰電壓，為了絕緣的需要，原、副邊之間有較厚的絕緣層，漏感較大，副邊電壓較高，層間電壓梯度高。 倍壓電路參數(shù)選擇根據(jù)要求，選擇工頻倍壓整流電路。圖46仿真電路圖 電纜的實驗特性在一定直流電壓作用下，電力電纜的絕緣電阻可以反映流過它的穩(wěn)定傳導(dǎo)電流的大小。圖47 電容電流與時間關(guān)系（2）. 電力電纜的絕緣電阻在測試中存在一個很小的傳導(dǎo)電流i2，如圖48所示，它與時間無關(guān)。總電流i0是電容電流i1與吸收電流i2之和，即i0=i1+i2。圖49電容電流及傳導(dǎo)電流與時間關(guān)系如果抽象地用等值回路來代替電力電纜絕緣電阻，可以綜合成如圖410所示的等值回路。輸出電壓的平均值為： （） 式中，ΔUa為平均電壓降落， 。 電容值選擇由于n=4，f=50Hz已知，一般脈動系數(shù)要求小于5%，輸出電流要求小于5mA，所以根據(jù)以上公式可以計算出一個電容值，但此電容值并不是最合適的，因為要考慮直流高壓發(fā)生器小型化，以及電纜絕緣電阻并不是單純的電阻電路，所以要找到一個最合適的電容值。不能滿足被測試品的要求，所以應(yīng)該改變電容的值。圖414 C=550μF時，加入以及切掉R后的電壓波形通過多次試驗，選擇不同的分布電阻，當(dāng)R=2000 KΩ時，R=4000 KΩ時，R=20000 KΩ時，得到規(guī)律：當(dāng)?shù)竭_一定的電容值時，無論怎么改變電容值波形都不會有波動了。所以根據(jù)實際檢測電纜，選擇C=550μF，由于需要升壓到4000V，各個電容的耐壓值是平均分，所以選擇電容耐壓值為1000V。 圖415 實物圖在實驗板上焊有不同阻值的電阻，以此等效不同的電纜絕緣電阻的阻值。這中間有許多與實際不符的方面。并選擇附加直流電源法檢測電纜絕緣特性，選擇對直流高壓發(fā)生器進行研制。使檢測系統(tǒng)更加完善。還要特別感謝的幫助指導(dǎo)，使我的實驗工作能夠順利