【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （） （）由t=0+至電壓達(dá)到穩(wěn)態(tài)一般有一個(gè)過(guò)渡過(guò)程，例如，當(dāng)式（）中U1比式（）中的U1小時(shí)，在過(guò)渡過(guò)程中C1要放電，同時(shí)C2要進(jìn)一步充電。這個(gè)過(guò)渡過(guò)程的快慢取決于時(shí)間常數(shù)τ （）由以上分析可見(jiàn)，加上試驗(yàn)電壓后，流過(guò)試品的電流由兩部分組成。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。如果試品很不均勻，或者R1C1與R2C2相差很大，則吸收現(xiàn)象十分明顯。在相同的電壓下，不同設(shè)備的絕緣其總電流隨時(shí)間下降的曲線不同。即使同一設(shè)備，絕緣受潮或有缺陷時(shí)，其總電流也要發(fā)生變化。當(dāng)絕緣受潮或有缺陷時(shí)，電流的吸收現(xiàn)象不明顯，總電流隨時(shí)間下降較緩慢，而試品的絕緣電阻與電流成反比。因此，根據(jù)I15/I60的變化，就可以初步判斷絕緣的狀況。通常用吸收比Ka來(lái)表示 （）式中，I15,R15為加壓15s時(shí)的電流和對(duì)應(yīng)的絕緣電阻；I60,R60為加壓60s時(shí)的電流和對(duì)應(yīng)的絕緣電阻。極化指數(shù)用PI來(lái)表示 （）即試品在加壓后10分鐘時(shí)的視在電阻值和1分鐘時(shí)的視在電阻值之比。顯然，對(duì)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(yuǎn)大于1，PI值也較大。如果絕緣嚴(yán)重受潮，松弛極化變得不明顯，由于Ig大增，Ia迅速衰減，Ka值接近于1，PI也較小。推薦的K,PI與絕緣狀況的關(guān)系見(jiàn)下表所示：表21 K,PI與絕緣狀況的關(guān)系狀態(tài)KPI危險(xiǎn)不良～～可疑～較好～～良好吸收比、極化指數(shù)與絕緣吸收系數(shù)G和吸收時(shí)間常數(shù)的關(guān)系式如下: () ()絕緣吸收系數(shù)G主要取決于介質(zhì)的不均勻程度。當(dāng)絕緣材料絕緣良好或者很差時(shí)，G都會(huì)表現(xiàn)出較小的值，使得試品吸收比K偏小，這導(dǎo)致用吸收比K來(lái)判別絕緣狀況的優(yōu)劣變得不確定。與吸收比K相比,用極化指數(shù)PI來(lái)衡量絕緣狀況的優(yōu)劣有其優(yōu)越性。通常,T≈100～200s,于是Ge600/T≈0，所以，式()可以簡(jiǎn)化為式(): （）因此可以看出，PI與吸收時(shí)間常數(shù)T成單調(diào)變化的關(guān)系，而且，因?yàn)槭窃跍y(cè)試電壓施加比較長(zhǎng)的時(shí)間后測(cè)量的，受幾何電容充電電流的影響較小，所以現(xiàn)在有學(xué)者提出用PI代替K作為絕緣性能判別指標(biāo)要更科學(xué)的觀點(diǎn)。但是，我們應(yīng)該看到受到G值與材料絕緣優(yōu)劣關(guān)系的不確定性的影響，單純靠K或者PI來(lái)衡量材料絕緣性能好壞都是片面的，應(yīng)該結(jié)合絕緣電阻Rc的值等參數(shù)來(lái)綜合判斷。而且，僅依據(jù)一次測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)判斷絕緣狀況的劣化也是不充分的，重要的是對(duì)各參數(shù)進(jìn)行的長(zhǎng)期觀察和對(duì)比，分析各參數(shù)的變化趨勢(shì)，并以此為依據(jù)，判斷絕緣老化情況和剩余絕緣壽命。第3章 電纜絕緣診斷技術(shù) 概況對(duì)運(yùn)行電纜實(shí)施絕緣檢測(cè)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(jìn)而評(píng)估其殘余壽命。檢測(cè)方式分為破壞性實(shí)驗(yàn)與非破壞性實(shí)驗(yàn)2種。 破壞性試驗(yàn)又稱絕緣耐壓試驗(yàn)，是指在高于設(shè)備工作電壓下進(jìn)行的試驗(yàn)，它是在特定波形電壓下使缺陷部位擊穿，以篩選出能繼續(xù)可靠運(yùn)行的直接方法。它主要有交流耐壓和直流耐壓兩種試驗(yàn)，旨在揭露危險(xiǎn)性大的集中性絕緣缺陷，保證絕緣有一定的裕度。需要指出的是，耐壓試驗(yàn)可能會(huì)對(duì)試品產(chǎn)生某些損壞，從而影響絕緣壽命。其波形和電壓值的差別有不同篩選效果，顯然，對(duì)運(yùn)行電纜絕緣老化檢出與竣工交接試驗(yàn)有不盡相同的考慮。[10]非破壞性試驗(yàn)又稱為絕緣特性試驗(yàn)，是指在較低電壓下用其它不會(huì)損傷絕緣的方法來(lái)測(cè)量絕緣的各種特性，從而判斷絕緣內(nèi)部有無(wú)缺陷。目前國(guó)外對(duì)高壓XLPE電纜絕緣老化檢測(cè)技術(shù)的研究近年來(lái)才見(jiàn)有少量報(bào)導(dǎo)，只查閱到日本、荷蘭2個(gè)國(guó)家的有關(guān)情況。（1） 日本：日本用基于高壓XLPE電纜線路運(yùn)行實(shí)際性能的評(píng)估來(lái)考慮實(shí)施必要的絕緣檢測(cè)，主要有：①電纜本體。66kV電纜少數(shù)出現(xiàn)PD老化導(dǎo)致絕緣故障是由EVT引起的，故需有能檢出EVT的檢測(cè)方法。東京電力公司近年來(lái)開(kāi)發(fā)出了損失電流法來(lái)用于對(duì)長(zhǎng)約1000km、無(wú)徑向防水層的66kV電纜水樹檢測(cè)。由于110kV以上XLPE電纜迄今未發(fā)生過(guò)因絕緣老化而導(dǎo)致的故障，又因其具有金屬套防水，絕緣層厚度足以適應(yīng)水樹生長(zhǎng)，故對(duì)其檢測(cè)的必要性目前還不迫切。②電纜附件。66kV預(yù)制應(yīng)力錐式終端在長(zhǎng)期運(yùn)行后曾因硅脂脫失導(dǎo)致?lián)舸?75kV擠出模塑式接頭運(yùn)行后曾發(fā)生絕緣擊穿，原因是有纖維狀雜質(zhì)混入了終端與接頭，通過(guò)對(duì)擠出安裝工藝進(jìn)行改進(jìn)完善后將可避免此類缺陷，但預(yù)制式附件的絕緣界面弱點(diǎn)難以杜絕，故宜實(shí)施PD檢出，且需運(yùn)用適應(yīng)有多種干擾源的現(xiàn)場(chǎng)PD檢測(cè)儀。如今，對(duì)66～500kV XLPE電纜線路主要實(shí)施的是PD檢測(cè)。　?。?） 荷蘭：荷蘭在150kV XLPE電纜線路運(yùn)行多年突然發(fā)生終端擊穿的情況后，針對(duì)預(yù)應(yīng)力錐硅脂流失等絕緣界面缺陷的檢出，明確了需采取PD檢測(cè)法。為此，他們開(kāi)發(fā)出了適合現(xiàn)場(chǎng)用的高頻PD（HFPD）或超高頻PD（VHFFD）新型檢測(cè)儀。英國(guó)、澳大利亞、瑞士等歐洲國(guó)家也有同類應(yīng)用。 電纜絕緣停止運(yùn)行診斷法 絕緣電阻的測(cè)量 絕緣電阻是反應(yīng)絕緣性能的最基本指標(biāo)之一，通常用兆歐表進(jìn)行測(cè)量。規(guī)定所加電壓60s后測(cè)得的數(shù)值為該試品的絕緣電阻。兆歐表的接線柱有三個(gè)(見(jiàn)圖31):“線路”(L)、“接地”(E)、“保護(hù)環(huán)”(G)。電力線路或照明線路測(cè)量絕緣電阻時(shí)L接電線,E接大地,所測(cè)的是電線與大地間的絕緣電阻。對(duì)于電纜線路,除了E接纜殼L接纜芯外,還需將電纜殼芯之間的內(nèi)層絕緣接于G端鈕上,以消除因表面漏電而引起的誤差。對(duì)于測(cè)量不同芯線芯數(shù)的電纜的絕緣電阻時(shí),不需被測(cè)試部分也應(yīng)短路接地。圖31 兆歐表的使用對(duì)于使用兆歐表的注意事項(xiàng)有以下：（1）.測(cè)量前須將被測(cè)試對(duì)象之額定電壓了解清楚，相應(yīng)地選擇搖表之電壓等級(jí)，使二者額定電壓相適應(yīng)。一般應(yīng)用的搖表有500V ，1000V ，2500V ，5000V之分，原則上測(cè)量低壓電氣設(shè)備的絕緣電阻應(yīng)使用低電壓的搖表，測(cè)量高壓電氣設(shè)備的絕緣電阻應(yīng)使用高電壓搖表，否則，搖表電壓大于被測(cè)試設(shè)備電壓，其測(cè)量值會(huì)偏小，反之則偏大，達(dá)不到應(yīng)有的要求。與此同時(shí)，搖表的選擇還要考慮儀表的測(cè)量范圍(儀表的量程)是否合適，即搖表的測(cè)量范圍不應(yīng)過(guò)多的超過(guò)被測(cè)試設(shè)備的絕緣電阻值，不然的話讀數(shù)誤差較大。另外，有的搖表儀表盤刻度(標(biāo)尺)不是從零開(kāi)始，而是從1兆歐或2兆歐開(kāi)始，這種表不適宜測(cè)潮濕場(chǎng)所低壓電氣設(shè)備或低阻值電氣設(shè)備的絕緣電阻值，因?yàn)榈陀?兆歐儀表不能顯示準(zhǔn)確數(shù)值。（2）.測(cè)量前檢查搖表是否完好。為此，先將搖表的端鈕“L”與“E”端開(kāi)路(不接被測(cè)品)搖動(dòng)手柄達(dá)到其額定轉(zhuǎn)速，此時(shí)觀察搖表指針是否指“∞”位置。然后將端鈕“L”與“E”端短封，再慢速搖動(dòng)手柄，此時(shí)觀察搖表指針是否指“0”位置。若開(kāi)路指“∞”，短路指“0”說(shuō)明搖表處在完好狀態(tài)。反之，則說(shuō)明搖表有問(wèn)題。（3）.被測(cè)試對(duì)象若是運(yùn)行中的電纜，應(yīng)先停電，實(shí)行安全技術(shù)措施，經(jīng)過(guò)充分的放電后才可進(jìn)行測(cè)試工作，以保證表和人身安全。測(cè)試前應(yīng)將搖表放在干燥、清潔、平穩(wěn)、安全、離被測(cè)試設(shè)備距離適當(dāng)并遠(yuǎn)離磁場(chǎng)干擾的位置，這是使用搖表應(yīng)具有的必要條件。測(cè)試前應(yīng)記錄周圍環(huán)境的濕度和溫度。應(yīng)該使用專用的測(cè)量導(dǎo)線或者絕緣強(qiáng)度高的多芯軟導(dǎo)線，將搖表端鈕“L”連接至被測(cè)試對(duì)象的“相線”，端鈕“E”連接至被測(cè)試對(duì)象的外殼上。（4）.測(cè)量開(kāi)始應(yīng)將搖表?yè)u柄轉(zhuǎn)至額定轉(zhuǎn)速后開(kāi)始計(jì)時(shí)。有的人忽視或做不到這一點(diǎn)，這將導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差，應(yīng)引起注意。（5）.正確讀取測(cè)量數(shù)據(jù)和對(duì)測(cè)量結(jié)果妥善地分析、處置以及做好測(cè)試記錄是正確使用搖表的注意事項(xiàng)之一。搖表的轉(zhuǎn)動(dòng)，即便到了規(guī)定的測(cè)量時(shí)間1分鐘或更長(zhǎng)的時(shí)間后，除觀看指示數(shù)值外，應(yīng)先斷開(kāi)“L”測(cè)試導(dǎo)線，再停止搖表轉(zhuǎn)動(dòng)，切莫反其道而行之。測(cè)量工作完畢，對(duì)被測(cè)試設(shè)備要先行放電，尤其對(duì)容性的電力電容器、高壓長(zhǎng)距離電力電纜等要長(zhǎng)時(shí)間的充分放電，確認(rèn)無(wú)電壓后，再作收尾工作。 泄露電流的測(cè)量在直流電壓作用下測(cè)量泄露電流， 實(shí)際上也就是測(cè)量絕緣電阻。經(jīng)驗(yàn)表明：當(dāng)所加的直流電壓不高時(shí)，有泄露電流換算得出的絕緣電阻值比兆歐表測(cè)絕緣電阻能獲得更多的信息。但當(dāng)用較高的電壓來(lái)測(cè)泄露電流時(shí)，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(diǎn)。一個(gè)良好的絕緣，在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)電壓作用下，其泄露電流不應(yīng)隨加壓時(shí)間的延長(zhǎng)而增大。讀取泄露電流值的時(shí)間，一般規(guī)定為達(dá)到試驗(yàn)電壓后1分鐘。在進(jìn)行泄露電流試驗(yàn)時(shí)，要求整流回路的高壓直流電源必須穩(wěn)定，主要測(cè)量隨時(shí)間變化。與吸收電流相比，絕緣材料受潮后泄露電流會(huì)增加。當(dāng)介質(zhì)上所加電壓去掉后，介質(zhì)放電會(huì)出現(xiàn)吸收過(guò)程類似的過(guò)程，但沒(méi)有泄露電流現(xiàn)象?？筛鶕?jù)下面的極化指數(shù)和泄露指數(shù)來(lái)判斷受潮程度。極化指數(shù)= ()泄露指數(shù)= ()式中，I1為加電壓1min后的電流。I10為加電壓10min后的電流；ID10為開(kāi)始放電10min后的電流。 介質(zhì)損耗角正切值的測(cè)量圖32 有損耗介質(zhì)的電壓電流矢量圖如圖32所示，當(dāng)絕緣介質(zhì)上施加交流電壓時(shí)，流過(guò)的電流包含比施加電壓超前π/2的電容電流IC和與電壓同相位的電流IR，形成全電流I。如果I與IC間的相位角為δ，則絕緣介質(zhì)的損耗W為 （） 式中，C為絕緣介質(zhì)的電容；ω為交流電壓的角頻率；tgδ被稱為介質(zhì)損失角正切，它是交流電壓作用下電介質(zhì)中電流的有功分量和無(wú)功分量的比值，是一個(gè)無(wú)量綱的數(shù)，反映的是電介質(zhì)內(nèi)單位體積中能量損耗的大小。在一定的電壓和頻率下，介質(zhì)損失角正切值（tgδ）與絕緣介質(zhì)的形狀、大小無(wú)關(guān)，只與介質(zhì)的固有特性有關(guān)。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。測(cè)量tgδ值，主要的測(cè)量方法是通過(guò)在電纜導(dǎo)體和屏蔽層之間施加一個(gè)理想交流電源，測(cè)量電壓電流相位差來(lái)推算tgδ，或者采用西林電橋進(jìn)行測(cè)量。 逆吸收電流法該方法為在對(duì)電纜施加直流電壓后，檢測(cè)導(dǎo)體對(duì)屏蔽層短路時(shí)的電流。由于也是吸收現(xiàn)象影響了電流的衰減，所以被稱為逆吸收電流。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。因?yàn)槭嵌搪贩烹婋娏?，所以和充電電流方向相反。殘余電荷法是先?duì)電纜施加直流電壓一段時(shí)間(一般為10分鐘)，接著線芯接地(5分鐘)后再在線芯和屏蔽層之間施加交流電壓，這時(shí)測(cè)量流過(guò)的過(guò)渡直流電流Id(t)對(duì)時(shí)間t在1分鐘內(nèi)的積分值Q，Q即為殘留