目前國內(nèi)外對(duì)XLPE電力電纜絕緣在線檢測(cè)的研究，己提出了如下幾種方法：
1、直流分量法
直流分量法是基于對(duì)XLPE電纜老化過程中產(chǎn)生的水樹枝的研究而提出的。實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)產(chǎn)生水樹枝的電纜施加交流電壓后，將產(chǎn)生與針電極的整流作用同向的直流電流分量。因此，如果運(yùn)行中的XLFE電纜的絕緣體產(chǎn)生了水樹枝，則在運(yùn)行中的交流電壓的作用下，由于水樹枝的整流作用將產(chǎn)生一個(gè)微弱的直流電流分量(nA級(jí))流過絕緣體。研究表明，水樹枝發(fā)展得越長，樹枝密度越大，流經(jīng)電纜絕緣的電流中的直流成分就越大。并且，XLPE電纜的直流分量與直流泄漏電流具有較好的相關(guān)性，兩者成比例互相增長。利用這些相關(guān)性，在電纜外屏蔽接地端串入一微直流電流檢測(cè)裝置，以檢測(cè)這一直流分量并以此來判斷電纜絕緣老化的方法，稱為直流分量法。直流分量法具有不需要專門的電源裝置、不接觸高壓部分即能進(jìn)行測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，但由于被測(cè)電流值小，很容易受雜散電流與護(hù)層絕緣電阻的影響。針對(duì)外護(hù)層電阻較低，以及電纜屏蔽層與地之間產(chǎn)生的化學(xué)電動(dòng)勢(shì)問題，有學(xué)者提出采用補(bǔ)償電勢(shì)的改進(jìn)措施。即在回路中串聯(lián)一精密可調(diào)的直流電動(dòng)勢(shì)，然后采取對(duì)應(yīng)的操作，進(jìn)行兩次測(cè)量后計(jì)算得到實(shí)際的直流分量值。
對(duì)直流分量法的評(píng)價(jià)，引用日本關(guān)東電氣保安協(xié)會(huì)對(duì)1200根XLPE電纜進(jìn)行測(cè)量得到的歸納性結(jié)論：
(1)當(dāng)護(hù)層絕緣電阻為10MΩ以上而小于1000MΩ。時(shí)，準(zhǔn)確的診斷出貫穿性的水樹枝是可能的，但對(duì)于未貫穿水樹枝的診斷則是不確定的。
(2)護(hù)層絕緣電阻值低于幾兆歐時(shí)，診斷是困難的。
2、直流疊加法
此為開發(fā)于1977年的電纜在線檢測(cè)法。實(shí)驗(yàn)表明，將較低的直流電壓疊加到交流高壓上后，在線測(cè)得的絕緣電阻與停電后加直流高壓時(shí)的測(cè)試結(jié)果很相近。因此，可以通過電纜所接的電壓互感器(GPT)的中性點(diǎn)或其它方法，把一小的直流電壓疊加到運(yùn)行中的XLPE電纜的導(dǎo)體線芯上，然后用高靈敏度的直流電流檢測(cè)裝置測(cè)定出流過電纜絕緣體的直流漏電流，以此來判定絕緣的老化程度。為了消除單向雜散干擾電流對(duì)在線檢測(cè)數(shù)據(jù)的影響，采用分別疊加正、反向直流電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生直流電流，然后對(duì)電流的差值進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的方法。但是，當(dāng)電纜護(hù)層絕緣電阻較小，且存在電纜銅屏蔽接地化學(xué)電動(dòng)勢(shì)時(shí)，產(chǎn)生的直流干擾電流有可能“淹沒”了疊加的直流電流。對(duì)于這種情況同樣可以采用補(bǔ)償電動(dòng)勢(shì)的方法加以解決。直流疊加法的特點(diǎn)是抗干擾能力較強(qiáng)，能夠確切地檢測(cè)出貫穿水樹枝地存在，但由于必須疊加直流電源到電纜芯線上，對(duì)于不同的地網(wǎng)需采用不同的疊加力式，而且必須仔細(xì)分析疊加電源后帶來的影響。目前直流疊加法在國內(nèi)也有應(yīng)用，但主要應(yīng)用于電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地或經(jīng)由消弧線圈接地的10-35kV的線路上。對(duì)于中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)則無法應(yīng)用。
3、在線介質(zhì)損耗角正切法
在線介質(zhì)損耗角正切法是對(duì)運(yùn)行中電纜的tanδ值進(jìn)行測(cè)量的方法。要求得電纜的tanδ必須知道電壓與電流的相位?？梢酝ㄟ^電壓互感器將運(yùn)行電纜中的電壓信號(hào)取出，同時(shí)用電流互感器將流過電纜絕緣的工頻電流信號(hào)取出。比較兩者的相位，可求得電纜絕緣的介質(zhì)損耗角正切(tanδ)，以此判斷絕緣老化程度。由于XLPE電纜的tanδ值很小，該方法要求電壓傳感器和電流傳感器的角差穩(wěn)定且需進(jìn)行精心的驗(yàn)證。此外，如果XLPE電纜的銅屏蔽帶受腐蝕導(dǎo)致與電纜半導(dǎo)電層的接觸電阻的增加，那么，測(cè)得的tanδ只是表征意義上的值而不是電纜絕緣本身的值。這樣，采用tanδ法進(jìn)行電纜絕緣在線監(jiān)測(cè)，更確切的意義在于，可以通過考察電纜敷設(shè)之后的tanδ的增量來進(jìn)行趨勢(shì)管理。
4、疊加低頻法
此方法將低頻電壓接入電纜高壓回路的高壓端與地之間，從電纜的接地線上測(cè)出低頻電流。由于電纜絕緣層可以看作R, C的并聯(lián)等值電路，當(dāng)施加的電壓為低頻時(shí)，流過絕緣層的容性電流(Ic=UwC)較工頻時(shí)小得多，而阻性電流卻無明顯的變化，因而較易從接地線總低頻電流中分離出阻性分量。一方面可以計(jì)算得到阻性電流所反映的電纜的絕緣電阻，另一方面使得等值介質(zhì)損耗角正切較易測(cè)出。低頻疊加法需要將測(cè)量裝置在線地連接在高壓線上，因此必須考慮其運(yùn)行的安全性。
5、在線局部放電法
電力電纜局部放電量與其絕緣狀況密切相關(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)行壽命的缺陷。國內(nèi)、外專家學(xué)者、IEC，IEEE以及CIGRE等國際電力權(quán)威機(jī)構(gòu)一致推薦局部放電試驗(yàn)作為XLPE絕緣電力電纜絕緣狀況評(píng)價(jià)的最佳方法。因此，通過檢測(cè)運(yùn)行中的電纜絕緣的局部放電，可以用來檢測(cè)電纜絕緣的局部缺陷。隨著現(xiàn)代傳感器技術(shù)，信號(hào)處理技術(shù)的快速發(fā)展，采用局部放電法作為電纜絕緣在線監(jiān)測(cè)的方法現(xiàn)在已成為研究的熱點(diǎn)。應(yīng)該來說，這種方法最具有發(fā)展前景，但對(duì)技術(shù)要求也較高，價(jià)格上也比較昂貴。常用的幾種局部放電方法有：用局放儀測(cè)局部放電量、電磁波法、超聲波法等。主要測(cè)量對(duì)象為電纜終端及連接盒。最近正活躍開展基于局部放電發(fā)生相位分布(PD圖譜)的圖譜識(shí)別進(jìn)行絕緣異常和劣化的診斷。
6、接地線電流法
XLPE電纜的絕緣老化過程中，其電容量將發(fā)生變化，主要表現(xiàn)為電容量增加的趨勢(shì)。電容量的增加將導(dǎo)致接地線電流的增大。實(shí)驗(yàn)證明這種變化是明顯的，如圖1所示。此外，加速老化試驗(yàn)中還驗(yàn)證了交流擊穿電壓與接地線電流增量△Ig有較好的相關(guān)，如圖2所示。因此，在線檢測(cè)通過電纜接地線的電容電流的增量△Ig的方法，以此來評(píng)估絕緣的老化狀況，此即為接地線電流法。在根據(jù)△Ig對(duì)絕緣的狀況作出判斷時(shí)，需要用概率統(tǒng)計(jì)的角度來考慮。此外，可以根據(jù)歷年來的趨勢(shì)以及鄰相的數(shù)據(jù)等進(jìn)行綜合分析。
從這幾種在線監(jiān)測(cè)方法中可以看出，電纜的在線監(jiān)測(cè)實(shí)際上是進(jìn)行一系列可測(cè)電參量的檢測(cè)，并以實(shí)驗(yàn)得到的先驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)際電纜絕緣特性之間的相關(guān)性為依據(jù)來判段電纜絕緣的狀況。
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