【文章內(nèi)容簡介】 ，并多出現(xiàn)在電纜中間接頭和終端頭。試驗(yàn)時絕緣被擊穿，形成間隙性放電，當(dāng)所加電壓達(dá)到某一定值時，發(fā)生擊穿，當(dāng)電壓降至某一值時，絕緣恢復(fù)而不發(fā)生擊穿。有時在特殊條件下，絕緣擊穿后又恢復(fù)正常，即使提高試驗(yàn)電壓，也不再擊穿，這種故障稱為封閉性故障。以上兩種現(xiàn)象均屬于閃絡(luò)性故障 。 電纜故障是指電纜在預(yù)防性試驗(yàn)時發(fā)生絕緣擊穿或在運(yùn)行中，因絕緣擊穿、導(dǎo)線燒斷等而迫使電纜線路停電的故障常見的故障有接地故障 ， 短路故障 ， 斷線故低壓電纜絕緣狀態(tài)檢測方法及壽命評估 8 障 ， 閃絡(luò)性故障和混合型故障等 。 電纜老化原因 電纜老化原因可分為 : 電氣老化 電 氣 老化指的是在電場長期作用下，由于 電纜制造中的質(zhì)量缺陷，施工中機(jī)械與外力作用傷害，絕緣物中的空隙、裂紋等，造成局部電場不均勻，誘發(fā)局部放電，以導(dǎo)體的變異部、空隙、雜質(zhì)為起點(diǎn)，局部破壞，發(fā)展成樹枝化，漸漸地導(dǎo)致絕緣破壞。電老化機(jī)理很復(fù)雜，它包含因?yàn)榻^緣擊穿產(chǎn)生。放電引起的一系列物理和化學(xué)效應(yīng)。 固體絕緣材料的絕緣擊穿機(jī)理主要有以下兩種理論 : ，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”。 ，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”。 熱老化 熱老化指的是絕緣介質(zhì)負(fù)荷電流變化及短路電流引起的熱伸縮、材料氧化、熱分解等化學(xué)變化以及硬度變化、龜裂等物理變化引起的老化和絕緣材料性能降低。其化學(xué)結(jié)構(gòu)在熱量的作用下發(fā)生變化，使得絕緣性能下降的現(xiàn)象。熱老化的本質(zhì)是絕緣材料在熱量的影響下發(fā)生了化學(xué)變化，所以熱老化也被稱為化學(xué)老化。一般情況下，化學(xué)反應(yīng)的速度隨著環(huán)境溫度的升高而加快。用于絕緣的高分子有機(jī)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 C 一 H 鍵中 H 的脫 離開始的。 熱老化使得絕緣材料的電氣和機(jī)械性能同時產(chǎn)生劣化，絕緣壽命減少，但是最顯著的表現(xiàn)還是材料的伸長率、拉伸強(qiáng)度等機(jī)械特性的變化。例如， XLPE 材料被認(rèn)為當(dāng)拉伸率從初始的 400%一 600%降低到 1O0%時壽命終止。 機(jī)械老化 機(jī)械老化是電纜系統(tǒng)在生產(chǎn)、安裝、運(yùn)行過程中受到各種機(jī)械應(yīng)力的作用發(fā)生的老化。這種老化主要是絕緣材料在機(jī)械應(yīng)力作用下產(chǎn)生微觀的缺陷，這些微低壓電纜絕緣狀態(tài)檢測方法及壽命評估 9 小的缺陷隨著時間的流逝和機(jī)械應(yīng)力的持續(xù)作用慢慢惡化，形成微小裂縫并逐漸擴(kuò)大，直至引起局部放電等破壞絕緣的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象也被稱為“電一機(jī) 械擊穿’。 水 老化 水浸入電纜后 (制造時或施工與運(yùn)行中接頭浸潮等 )，由于電場的疊效果，在電場不均勻及電場力集中點(diǎn)形成水樹枝化。通常有內(nèi)導(dǎo)水樹枝化、蝴蝶水樹枝化和外導(dǎo)水樹枝化陣。 橡皮、塑料電纜等浸水后施加電壓作長期試驗(yàn)時，與不加電壓只浸水的情況相比較絕緣介質(zhì)特性要低。這一現(xiàn)象被稱為“浸水課電現(xiàn)象”。對產(chǎn)生“浸水課電現(xiàn)象”的緣材料進(jìn)行顯微觀察，發(fā)現(xiàn)有和電樹枝相似的樹枝狀結(jié)構(gòu)的存在，因?yàn)檫@種樹枝結(jié)構(gòu)水有關(guān)，并且是在低電場強(qiáng)度、長時間作用下形成的，為與電樹枝區(qū)別，稱之為水樹水樹枝在充滿水的狀態(tài)下看起來 是白色的，但是干燥后就不易觀察到。水樹枝多見結(jié)晶性材料如聚乙烯和交聯(lián)聚乙烯，而在無定型材料的 PVC、丁基橡膠等聚合物中少發(fā)現(xiàn)。此外，水樹枝在直流電壓的作用下較難產(chǎn)生，但是在交流電壓作用下較易產(chǎn)生，頻電壓也能促使水樹枝的產(chǎn)生。 電纜老化原因可分為 :電纜老化的因素一般涉及電、熱、機(jī)械與環(huán)境等方面 。 電纜研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 電力電纜試驗(yàn)技術(shù)嚴(yán)重滯后于電力電纜制造和應(yīng)用技術(shù)。國家關(guān)于絕緣電力電纜 (XLPE)投運(yùn)后的試驗(yàn)方法、標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)行規(guī)程大多在 20 世紀(jì) 70 年代頒布，比較陳舊落后，有的甚至是沿用油紙絕緣電力 電纜的試驗(yàn)方法 。 直流耐壓試驗(yàn)常用于油介質(zhì)電氣設(shè)備的預(yù)防性診斷試驗(yàn)， 20 世紀(jì) 90 年代初期之前，國內(nèi)外普遍沿用油紙絕緣電纜的試驗(yàn)方法，常采取離線直流耐壓破壞性試驗(yàn)作為絕緣電力電纜竣工交接試驗(yàn)和周期性預(yù)防性試驗(yàn)的唯一手段。 直流耐壓試驗(yàn)常用于油介質(zhì)電氣設(shè)備的預(yù)防性診斷試驗(yàn)， 20 世紀(jì) 90 年代初期之前，國內(nèi)外普遍沿用油紙絕緣電纜的試驗(yàn)方法，常采取離線直流耐壓破壞性試驗(yàn)作為絕緣電力電纜竣工交接試驗(yàn)和周期性預(yù)防性試驗(yàn)的唯一手段。理論分析計(jì)算、試驗(yàn)研究和長期積累的大量實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明 :一方面，由于直流耐壓試驗(yàn)過程是向電纜絕 緣介質(zhì)注入大量的空間電荷過程，空間電荷限于介質(zhì)良好的絕緣性能而不能及時泄漏。這些殘留空間電荷積聚形成的局部電場與外施工頻電場迭加，畸變介質(zhì)內(nèi)部電場分布，嚴(yán)重?fù)p傷電纜絕緣，往往使得試驗(yàn)合格的電力電纜在投入運(yùn)行后幾小時或幾十小時內(nèi)就發(fā)生電纜絕緣擊穿故障，甚至發(fā)生多點(diǎn)擊穿故障。低壓電纜絕緣狀態(tài)檢測方法及壽命評估 10 另一方面，直流耐壓試驗(yàn)的電壓取值很高，試驗(yàn)時間較長，直流電場促使介質(zhì)中的水樹枝向電樹枝轉(zhuǎn)變，周期性的直流耐壓試驗(yàn)無疑是導(dǎo)致電纜絕緣早期劣化，相對縮短電纜安全運(yùn)行壽命。據(jù)統(tǒng)計(jì) :在 19621999 年間，直流耐壓試驗(yàn)合格后投入運(yùn)行的電纜在短期內(nèi)發(fā)生故障的次數(shù)約占電纜運(yùn)行故障總次數(shù)的。這一事實(shí)再次說明了直流耐壓試驗(yàn)不僅不能夠及時發(fā)現(xiàn)電纜運(yùn)行缺陷，反而使電力電纜的絕緣損傷較大，縮短電纜運(yùn)行壽命。到目前為止，許多國家包括中國在內(nèi)，已不再采用直流耐壓試驗(yàn)作為交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的預(yù)防性試驗(yàn)手段 。 2SR2sR1/1L R I ???????? ?????????? ???? () 其中，μ R，μ S 分別為抗力和載荷效應(yīng)的均值。 低壓電纜絕緣狀態(tài)檢測方法及壽命評估 11 3 電纜絕緣 狀 態(tài)的檢測與壽命分析 絕緣電阻的測量意義 電氣設(shè)備的絕緣電阻，是反映絕緣體在一定直流電壓作用下，通過它的穩(wěn)定傳導(dǎo)電流的大小。在某一電壓下，電流越小，絕緣電阻就越大 。電流越大，絕緣電阻就越小，表明了絕緣體在直流電壓作用下的特性。 對于良好潔凈的絕緣體，無論絕緣體內(nèi)或是表面的離子數(shù)都很少，電導(dǎo)電流很小，絕緣電阻值很大。如果絕緣存在貫通的集中性缺陷，例如開裂、臟污，特別是受潮以后，絕緣體的導(dǎo)電離子數(shù)要急劇增加，電導(dǎo)電流明顯上升，絕緣電阻大大下降。實(shí)踐證明，絕緣電阻大小常能靈敏地反映絕緣情況，有效地發(fā)現(xiàn)設(shè)備普遍受潮、局部嚴(yán)重受潮和貫穿性缺陷。因此，測定絕緣電阻也是研究絕緣材料的品質(zhì)和特性，研究絕緣結(jié)構(gòu)，以及產(chǎn)品在各種運(yùn)行條件下的使用性能等方面的重要手段。對于己經(jīng)投入運(yùn)行的電纜，絕緣電阻是判斷電纜品質(zhì)變化的重要依據(jù) 。 絕緣電阻 測量 方法 與分析 測量絕緣電阻的方法較多 :有通過試驗(yàn)變壓器來操作的，這種方法電壓較高，設(shè)備價格也貴，接線復(fù)雜 。也有用兆歐表來操作的，這種方法價格便宜，接線簡單，使用方便，容易操作。目前現(xiàn)場普遍是用兆歐表來進(jìn)行測量的。由于把兆歐表的測量作為對設(shè)備的一種前期測試，是對設(shè)備絕緣情況的一種 初步的檢查，再結(jié)合一些其他的試驗(yàn)，就可以對電氣設(shè)備進(jìn)行綜合的判斷，所以使用兆歐表測量絕緣電阻是非常重要的，缺之不可。本實(shí)驗(yàn)用兆歐表的方式來對電纜進(jìn)行測量，儀器采用數(shù)字式絕緣測試器和數(shù)字高阻 計(jì) 。 (1)數(shù)字兆歐表與傳統(tǒng)搖表的比較 絕緣電阻是我國計(jì)量法規(guī)定的電氣安全檢測項(xiàng)目中的強(qiáng)檢項(xiàng)目。兆歐表是測量絕緣電阻的專用儀表，所以應(yīng)用非常廣泛。傳統(tǒng)的兆歐表主要是指手搖指針式兆歐表。它的主要不足之處有以下幾點(diǎn) : 120轉(zhuǎn) /分的速度才能維持正常的輸出電壓。 ，量 程范圍小。 ，刻度為非線形，測量誤差和讀數(shù)誤差都較大。 4因?yàn)闊o法輸出比較穩(wěn)定的電壓，所以在鋇 (量試品的吸收比和極