【文章內容簡介】 ，并多出現(xiàn)在電纜中間接頭和終端頭。試驗時絕緣被擊穿，形成間隙性放電，當所加電壓達到某一定值時，發(fā)生擊穿，當電壓降至某一值時，絕緣恢復而不發(fā)生擊穿。有時在特殊條件下，絕緣擊穿后又恢復正常，即使提高試驗電壓，也不再擊穿，這種故障稱為封閉性故障。以上兩種現(xiàn)象均屬于閃絡性故障 。 電纜故障是指電纜在預防性試驗時發(fā)生絕緣擊穿或在運行中，因絕緣擊穿、導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 電纜制造中的質量缺陷，施工中機械與外力作用傷害，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，以導體的變異部、空隙、雜質為起點，局部破壞，發(fā)展成樹枝化，漸漸地導致絕緣破壞。電老化機理很復雜，它包含因為絕緣擊穿產生。放電引起的一系列物理和化學效應。 固體絕緣材料的絕緣擊穿機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，由這一電流產生的焦耳熱導致材料擊穿破壞，這被稱為 “熱擊穿”。 熱老化 熱老化指的是絕緣介質負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。其化學結構在熱量的作用下發(fā)生變化，使得絕緣性能下降的現(xiàn)象。熱老化的本質是絕緣材料在熱量的影響下發(fā)生了化學變化，所以熱老化也被稱為化學老化。一般情況下，化學反應的速度隨著環(huán)境溫度的升高而加快。用于絕緣的高分子有機材料會在熱的長期作用下發(fā)生熱降解，主要是氧化反應，這種反應也被稱為自氧化游離基連鎖反應，如聚乙烯的氧化反應就是從 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械性能同時產生劣化，絕緣壽命減少，但是最顯著的表現(xiàn)還是材料的伸長率、拉伸強度等機械特性的變化。例如， XLPE 材料被認為當拉伸率從初始的 400%一 600%降低到 1O0%時壽命終止。 機械老化 機械老化是電纜系統(tǒng)在生產、安裝、運行過程中受到各種機械應力的作用發(fā)生的老化。這種老化主要是絕緣材料在機械應力作用下產生微觀的缺陷，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械應力的持續(xù)作用慢慢惡化，形成微小裂縫并逐漸擴大，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 械擊穿’。 水 老化 水浸入電纜后 (制造時或施工與運行中接頭浸潮等 )，由于電場的疊效果，在電場不均勻及電場力集中點形成水樹枝化。通常有內導水樹枝化、蝴蝶水樹枝化和外導水樹枝化陣。 橡皮、塑料電纜等浸水后施加電壓作長期試驗時，與不加電壓只浸水的情況相比較絕緣介質特性要低。這一現(xiàn)象被稱為“浸水課電現(xiàn)象”。對產生“浸水課電現(xiàn)象”的緣材料進行顯微觀察，發(fā)現(xiàn)有和電樹枝相似的樹枝狀結構的存在，因為這種樹枝結構水有關，并且是在低電場強度、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生，但是在交流電壓作用下較易產生，頻電壓也能促使水樹枝的產生。 電纜老化原因可分為 :電纜老化的因素一般涉及電、熱、機械與環(huán)境等方面 。 電纜研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 電力電纜試驗技術嚴重滯后于電力電纜制造和應用技術。國家關于絕緣電力電纜 (XLPE)投運后的試驗方法、標準和運行規(guī)程大多在 20 世紀 70 年代頒布，比較陳舊落后，有的甚至是沿用油紙絕緣電力 電纜的試驗方法 。 直流耐壓試驗常用于油介質電氣設備的預防性診斷試驗， 20 世紀 90 年代初期之前，國內外普遍沿用油紙絕緣電纜的試驗方法，常采取離線直流耐壓破壞性試驗作為絕緣電力電纜竣工交接試驗和周期性預防性試驗的唯一手段。 直流耐壓試驗常用于油介質電氣設備的預防性診斷試驗， 20 世紀 90 年代初期之前，國內外普遍沿用油紙絕緣電纜的試驗方法，常采取離線直流耐壓破壞性試驗作為絕緣電力電纜竣工交接試驗和周期性預防性試驗的唯一手段。理論分析計算、試驗研究和長期積累的大量實際運行經驗表明 :一方面，由于直流耐壓試驗過程是向電纜絕 緣介質注入大量的空間電荷過程，空間電荷限于介質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，畸變介質內部電場分布，嚴重損傷電纜絕緣，往往使得試驗合格的電力電纜在投入運行后幾小時或幾十小時內就發(fā)生電纜絕緣擊穿故障，甚至發(fā)生多點擊穿故障。低壓電纜絕緣狀態(tài)檢測方法及壽命評估 10 另一方面，直流耐壓試驗的電壓取值很高，試驗時間較長，直流電場促使介質中的水樹枝向電樹枝轉變，周期性的直流耐壓試驗無疑是導致電纜絕緣早期劣化，相對縮短電纜安全運行壽命。據(jù)統(tǒng)計 :在 19621999 年間，直流耐壓試驗合格后投入運行的電纜在短期內發(fā)生故障的次數(shù)約占電纜運行故障總次數(shù)的。這一事實再次說明了直流耐壓試驗不僅不能夠及時發(fā)現(xiàn)電纜運行缺陷，反而使電力電纜的絕緣損傷較大，縮短電纜運行壽命。到目前為止，許多國家包括中國在內，已不再采用直流耐壓試驗作為交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的預防性試驗手段 。 2SR2sR1/1L R I ???????? ?????????? ???? () 其中，μ R，μ S 分別為抗力和載荷效應的均值。 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，無論絕緣體內或是表面的離子數(shù)都很少，電導電流很小，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，絕緣體的導電離子數(shù)要急劇增加，電導電流明顯上升，絕緣電阻大大下降。實踐證明，絕緣電阻大小常能靈敏地反映絕緣情況，有效地發(fā)現(xiàn)設備普遍受潮、局部嚴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和特性，研究絕緣結構，以及產品在各種運行條件下的使用性能等方面的重要手段。對于己經投入運行的電纜，絕緣電阻是判斷電纜品質變化的重要依據(jù) 。 絕緣電阻 測量 方法 與分析 測量絕緣電阻的方法較多 :有通過試驗變壓器來操作的，這種方法電壓較高，設備價格也貴，接線復雜 。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行測量的。由于把兆歐表的測量作為對設備的一種前期測試，是對設備絕緣情況的一種 初步的檢查，再結合一些其他的試驗，就可以對電氣設備進行綜合的判斷，所以使用兆歐表測量絕緣電阻是非常重要的，缺之不可。本實驗用兆歐表的方式來對電纜進行測量，儀器采用數(shù)字式絕緣測試器和數(shù)字高阻 計 。 (1)數(shù)字兆歐表與傳統(tǒng)搖表的比較 絕緣電阻是我國計量法規(guī)定的電氣安全檢測項目中的強檢項目。兆歐表是測量絕緣電阻的專用儀表，所以應用非常廣泛。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 : 120轉 /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因為無法輸出比較穩(wěn)定的電壓，所以在鋇 (量試品的吸收比和極