隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,城市規(guī)模不斷擴(kuò)大,用電量與日俱增。截至2004年底,我國(guó)電力裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到4.4億千瓦。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)分析,2005年,投產(chǎn)機(jī)組約為6840萬至7000萬千瓦之間,全國(guó)裝機(jī)容量將達(dá)到5.1億至5.2億千瓦,發(fā)電量約為2.5萬億千瓦時(shí)左右。預(yù)計(jì)到2020年,將增加到9.4億千瓦,全社會(huì)用電量將達(dá)到約46000億千瓦時(shí)。電力裝機(jī)總?cè)萘靠焖僭黾拥耐瑫r(shí),電網(wǎng)建設(shè)與改造在全國(guó)大范圍展開,據(jù)統(tǒng)計(jì)2001年全國(guó)年度全國(guó)新增輸電線路總計(jì)14302.46公里,2001年年底全國(guó)輸電線路回路總長(zhǎng)度達(dá)到了781854公里。
在電網(wǎng)不斷擴(kuò)大之時(shí)土地資源卻日趨緊張,尤其在大中城市,征地費(fèi)用越來越高,同時(shí)人們對(duì)環(huán)境的要求也不斷提高。與以往的架空線路相比,直埋式電纜具有供電可靠性高,布線不受地面、空間建筑物的影響,有利于美化城市和優(yōu)化廠礦布局等諸多優(yōu)點(diǎn),得到廣泛的推廣應(yīng)用。例如北京市從2004年起投資232億元實(shí)施《北京奧運(yùn)電力行動(dòng)計(jì)劃》中一項(xiàng)重點(diǎn)工作就是以入地電纜取代現(xiàn)在的電線桿子。供電線路全部入地,還有一個(gè)更大的好處一一減少了外物對(duì)電纜的破壞以及電纜本身的風(fēng)化,更加安全。例如風(fēng)雨天造成有些地方的樹枝壓在了架空線路上,還有交通意外中的汽車撞電桿事故,都會(huì)造成線路短路停電,采用地下電纜輸電則可以避免這些電力事故,提高供電可靠性。
電力系統(tǒng)中原來應(yīng)用較為廣泛的電纜主要有紙絕緣電力電纜和自容式充油電力電纜,現(xiàn)在應(yīng)用廣泛的是橡塑絕緣電力電纜。橡塑絕緣電力電纜是指聚氯乙烯絕緣、交聯(lián)聚乙烯絕緣和乙丙橡膠絕緣電力電纜。粘油性紙絕緣電力電纜和交聯(lián)聚乙烯電力電纜在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用最為普遍。交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜是用化學(xué)或物理方法,使電纜絕緣聚乙烯材料的分子結(jié)構(gòu)由線型改變?yōu)槿S網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),即把熱塑性的聚乙烯轉(zhuǎn)變?yōu)闊峁绦跃垡蚁?。從而大幅度地提高了其機(jī)械性能、熱老化性能、耐環(huán)境應(yīng)力開裂的能力和優(yōu)良的電氣性能。交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜導(dǎo)體的額定工作溫度為90℃,比油浸紙絕緣電纜高,且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,外徑小、重量輕、易于彎曲,附件接頭簡(jiǎn)單,安裝敷設(shè)方便,還具有不受落差限制等特性。特別是沒有漏油和引起火災(zāi)的危險(xiǎn),因此受到廣大用戶歡迎,目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于35kV及以下電壓等級(jí),并不斷向高壓、超高壓領(lǐng)域發(fā)展。日本已經(jīng)開發(fā)了750kV電壓等級(jí)的XLPE電纜,俄羅斯220kV電壓等級(jí)的XLPE電纜已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行十年左右,我國(guó)220kV電壓等級(jí)的XLPE電纜也已經(jīng)正式投產(chǎn)。由此可見XLPE電纜逐步替代油紙電纜的趨勢(shì)。
處于惡劣環(huán)境中運(yùn)行的電纜,電化與絕緣破壞的例子屢見不鮮。交聯(lián)聚乙烯電纜在電、熱、機(jī)械外力、水、油、有機(jī)化合物、酸、堿、鹽及微生物作用下,常常發(fā)生老化。在一個(gè)絕緣系統(tǒng)中,老化因素可以使材料的特性產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的改變。并可能影響到絕緣性能。從實(shí)際線路歸納XLPE電纜的老化原因和老化形態(tài),一般認(rèn)為局部放電、電樹枝、水樹枝的發(fā)生,是影響電纜及其附件絕緣性能降低的主要原因,且頻度較高。一般認(rèn)為XLPE電力電纜在正常環(huán)境中的壽命為20-30年,然而由于電纜敷設(shè)在電纜溝或直接埋于地下,敷設(shè)環(huán)境與使用狀態(tài)會(huì)極大的影響電纜的壽命。隨著時(shí)間的推移,如今運(yùn)行的部分高壓XLPE電纜已逐漸進(jìn)入電纜及其附件預(yù)期壽命的“中年期”,時(shí)有應(yīng)用較早的XLPE電纜絕緣在運(yùn)行中被擊穿并造成停電事故的報(bào)道。地下電纜一旦發(fā)生故障,尋找起來十分困難,不僅要浪費(fèi)大量人力物力,而且還將帶來難以估計(jì)的停電損失。如果故障得不到及時(shí)排除,將會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。因此如何準(zhǔn)確、快速、經(jīng)濟(jì)地探測(cè)到電纜故障點(diǎn),多年來一直是國(guó)內(nèi)外有關(guān)工程技術(shù)人員所研究的熱點(diǎn)。在線檢測(cè)可以隨時(shí)對(duì)電纜絕緣的老化狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視,電網(wǎng)無需停電,受到人們更為廣泛的關(guān)注。
我國(guó)城鄉(xiāng)電網(wǎng)中電力電纜投運(yùn)數(shù)量近70000km,特別是高壓、超高壓電力電纜已在電網(wǎng)中占據(jù)非常重要的地位,因此確保電力電纜運(yùn)行可靠、減少停電維護(hù)次數(shù)和時(shí)間、實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修以提高電力電纜供電可靠性是保障電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行的重中之重。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(yùn)行的缺陷。因?yàn)樵诰植糠烹娺^程中,電離出來的電子、正負(fù)離子在電場(chǎng)力的作用下具有較大的能量,當(dāng)它們撞到絕緣內(nèi)空氣隙的絕緣壁時(shí),足以打斷絕緣材料高分子的化學(xué)鍵,產(chǎn)生裂解。其次,在放電點(diǎn)上,介質(zhì)發(fā)熱可達(dá)到很高的溫度,使得絕緣材料在放電點(diǎn)被燒焦或融化;溫度升高還會(huì)產(chǎn)生熱裂解或促使氧化裂解;同時(shí)溫度升高會(huì)增大介質(zhì)的電導(dǎo)和損耗,由此產(chǎn)生惡性循環(huán),導(dǎo)致絕緣體破壞。另外,國(guó)內(nèi)外運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和研究成果表明:XLPE電力電纜性能早期劣化或使用壽命很大程度上取決于其絕緣介質(zhì)的樹枝狀老化,而局部放電測(cè)量是定量分析樹枝狀劣化程度的有效方法之一,即樹枝引發(fā)初期,其局部放電量約0.1PC;當(dāng)樹枝發(fā)展到介質(zhì)擊穿臨界狀態(tài)時(shí),其局部放電量可達(dá)到1000PC。因此,對(duì)XLPE電纜絕緣的局部放電進(jìn)行檢測(cè)并對(duì)局放點(diǎn)定位是及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患,保障電力電纜安全可靠運(yùn)行的重要手段。