目前國內(nèi)外對XLPE電力電纜絕緣在線檢測的研究，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XLPE電纜老化過程中產(chǎn)生的水樹枝的研究而提出的。實驗表明，對產(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，如果運行中的XLFE電纜的絕緣體產(chǎn)生了水樹枝，則在運行中的交流電壓的作用下，由于水樹枝的整流作用將產(chǎn)生一個微弱的直流電流分量(nA級)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裝置，以檢測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行測量的優(yōu)點，但由于被測電流值小，很容易受雜散電流與護層絕緣電阻的影響。針對外護層電阻較低，以及電纜屏蔽層與地之間產(chǎn)生的化學(xué)電動勢問題，有學(xué)者提出采用補償電勢的改進措施。即在回路中串聯(lián)一精密可調(diào)的直流電動勢，然后采取對應(yīng)的操作，進行兩次測量后計算得到實際的直流分量值。
對直流分量法的評價，引用日本關(guān)東電氣保安協(xié)會對1200根XLPE電纜進行測量得到的歸納性結(jié)論：
(1)當(dāng)護層絕緣電阻為10MΩ以上而小于1000MΩ。時，準確的診斷出貫穿性的水樹枝是可能的，但對于未貫穿水樹枝的診斷則是不確定的。
(2)護層絕緣電阻值低于幾兆歐時，診斷是困難的。
2、直流疊加法
此為開發(fā)于1977年的電纜在線檢測法。實驗表明，將較低的直流電壓疊加到交流高壓上后，在線測得的絕緣電阻與停電后加直流高壓時的測試結(jié)果很相近。因此，可以通過電纜所接的電壓互感器(GPT)的中性點或其它方法，把一小的直流電壓疊加到運行中的XLPE電纜的導(dǎo)體線芯上，然后用高靈敏度的直流電流檢測裝置測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在線檢測數(shù)據(jù)的影響，采用分別疊加正、反向直流電動勢產(chǎn)生直流電流，然后對電流的差值進行數(shù)據(jù)分析的方法。但是，當(dāng)電纜護層絕緣電阻較小，且存在電纜銅屏蔽接地化學(xué)電動勢時，產(chǎn)生的直流干擾電流有可能“淹沒”了疊加的直流電流。對于這種情況同樣可以采用補償電動勢的方法加以解決。直流疊加法的特點是抗干擾能力較強，能夠確切地檢測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，對于不同的地網(wǎng)需采用不同的疊加力式，而且必須仔細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)中性點不接地或經(jīng)由消弧線圈接地的10-35kV的線路上。對于中性點直接接地的電網(wǎng)則無法應(yīng)用。
3、在線介質(zhì)損耗角正切法
在線介質(zhì)損耗角正切法是對運行中電纜的tanδ值進行測量的方法。要求得電纜的tanδ必須知道電壓與電流的相位?？梢酝ㄟ^電壓互感器將運行電纜中的電壓信號取出，同時用電流互感器將流過電纜絕緣的工頻電流信號取出。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)定且需進行精心的驗證。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法進行電纜絕緣在線監(jiān)測，更確切的意義在于，可以通過考察電纜敷設(shè)之后的tanδ的增量來進行趨勢管理。
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，流過絕緣層的容性電流(Ic=UwC)較工頻時小得多，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)損耗角正切較易測出。低頻疊加法需要將測量裝置在線地連接在高壓線上，因此必須考慮其運行的安全性。
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)威機構(gòu)一致推薦局部放電試驗作為XLPE絕緣電力電纜絕緣狀況評價的最佳方法。因此，通過檢測運行中的電纜絕緣的局部放電，可以用來檢測電纜絕緣的局部缺陷。隨著現(xiàn)代傳感器技術(shù)，信號處理技術(shù)的快速發(fā)展，采用局部放電法作為電纜絕緣在線監(jiān)測的方法現(xiàn)在已成為研究的熱點。應(yīng)該來說，這種方法最具有發(fā)展前景，但對技術(shù)要求也較高，價格上也比較昂貴。常用的幾種局部放電方法有：用局放儀測局部放電量、電磁波法、超聲波法等。主要測量對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)的圖譜識別進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。電容量的增加將導(dǎo)致接地線電流的增大。實驗證明這種變化是明顯的，如圖1所示。此外，加速老化試驗中還驗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，在線檢測通過電纜接地線的電容電流的增量△Ig的方法，以此來評估絕緣的老化狀況，此即為接地線電流法。在根據(jù)△Ig對絕緣的狀況作出判斷時，需要用概率統(tǒng)計的角度來考慮。此外，可以根據(jù)歷年來的趨勢以及鄰相的數(shù)據(jù)等進行綜合分析。
從這幾種在線監(jiān)測方法中可以看出，電纜的在線監(jiān)測實際上是進行一系列可測電參量的檢測，并以實驗得到的先驗數(shù)據(jù)與實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。
關(guān)注微信公眾號