谈直流耐压在电缆故障性质判断中的应用

谈直流耐压在电缆故障性质判断中的应用

张虹

（广东电网有限责任公司汕头供电局广东汕头515041）

摘要：电力电缆日常运行的绝缘状况是电力系统中最为重要的一个环节，它直接影响电力系统发、供电的安全性。因此需要使用先进可靠的检测技术手段，对电力电缆进行安全指标的电气试验。为确定电缆故障的性质，现在普遍采用绝缘电阻和导通测试相结合的方法。长期实践证明，该方法有一定的局限性和片面性。通过泄漏性和闪络性高阻故障的形成原理，说明了直流耐压试验不仅可以准确地确定电缆故障的性质，还可以为粗定位提供预加的电压值。根据现场经验得出，当运行中电缆出现间歇性接地信号或接地绝缘电阻大于5MΩ时，应采用直流耐压试验，以确定故障的性质。本篇论文将主要针对直流耐压试验在电缆故障中的应用展开讨论，通过这个实验能够及时发现电力电缆存在的绝缘隐患，切实保障人民群众的用电安全。

关键词：直流耐压；电缆故障；应用

1直流耐压测试方法简介

所谓电缆直流耐压测试就是通过对电缆施加直流高压从而去绝缘缺陷产生的泄漏电流，最后通过测量泄漏电流的大小来判断电缆的绝缘是否达标。电缆绝缘在直流电压下的击穿强度高达交流电压下的2.5倍以上，因此电缆在进行直流耐压测试时，可以通过更高的电压来验证电缆绝缘的耐压强度。直流耐压试验的优点：可以很好的去测试电缆绝缘介质中可能包含的气隙或者由外部机械力造成的局部绝缘损伤等缺陷，从而快速而准确的找到绝缘受潮和脏污等整体缺陷。如果出现绝缘受潮的现象，数据上会发生明显的变化，也就是泄漏电流明显增加；同时又可以根据测量到的信号中电流与泄漏电流的曲线分布图去定位电缆中存在的局部绝缘缺陷。而且它最大的优点就在于在直流电压下，电缆绝缘层中的电场强度是按绝缘材料的电阻率成正比分布，如果把测试直流电压主要施加在由介质中与缺陷部分相串联介质的电阻上，一旦测试电力电缆存在绝缘缺陷，缺陷就会更容易暴露。

综上所述，通过直流耐压试验可以十分可靠又准确的测试出电缆耐压强度和机械损伤等绝缘局部缺陷、发现电缆绝缘介质受潮情况，从而更好地保证运行电缆的绝缘状况符合供电安全性要求，可靠工作。

2直流耐压试验在电缆故障性质判断中的实际应用

电力电缆发生故障，尤其是绝缘性能的破坏，从长期运行的角度来看，除去电缆本体的故障和外力损伤、腐蚀等外部因素，常见的原因还是在于电缆本身是否长期超负荷运行，接头是否质量完好等等。例如长距离输电电缆，由于其长度可观，且其间包含的接头数量可能较多，故其故障的发生一般来说都会成为电缆在施工和运行阶段比较棘手的问题。电缆的某一段绝缘层破坏，某个部位严重受潮，接头工艺把握不严格，封堵不严密等等，都是可能的故障源，但由于电缆距离较长，通过机械排查的办法，费时费力，而且难以发现内部缺陷。利用直流高压试验，可以在首先确定电缆实际故障程度的前提下，通过缓慢升压来查找具体的故障部位。例如，工矿现场连接于上级变电站大功率变压器出口端的长距离高压输电电缆，如果存在上述故障点，极有可能造成输电过程中因泄漏电流过大引发上级变电站的供电设备频发过电流跳闸或者开关速断跳闸现象。这个时候，采用直流高压检测的办法可以迅速帮助我们定位接头的故障位置。我们可以于电缆端头施加直流电压，严密监视泄漏电流数值，在各个电缆接头所处的区域里，用观察和声测等直观方法，就可能准确地判断出损坏的位置。在对这些部位进行处理、修补以后，再借助直流高压检测，记录泄漏电流的数值和变化趋势，就可以判断接头维修是否达到规定的要求，从而确定故障电缆是否可以安全地重新投运。

同时，从电缆检测的统计数据来看，高阻泄漏故障大约占到电缆故障的80%左右，判定这类故障时，直流高压试验也是可供选择的便捷方案之一。这类故障的特点通常是电缆的绝缘电阻值比较高，通过简单的绝缘电阻测试难以发现隐藏的绝缘问题。这时我们对电缆施加直流高压，观察泄漏电流随电压升高的变化趋势，若试验电压在规定范围以内，泄漏电流却远超允许值，就基本可以认定此电缆的高阻泄漏过大，处于故障状态。确定了电缆的故障类型以后，可以进一步采取其他方法，来精确定位故障点。还有一种常发生于停运电缆的故障类型，具体表现为施加直流试验电压至一定数值时，泄漏电流数值陡然上升，电流表显示频繁波动，当电压稍稍降低，电流示数即恢复正常，波动停止。出现这类故障的电缆，通常测试其绝缘阻值的结果较理想，但结合直流耐压试验的结果，便可以分析出，发生该现象的原因，比较大的可能是由于电缆的故障点尚未形成串联通道，只是放电的间隙或者闪络的表面有故障，所以此类故障一般称为高阻闪络性故障。这类故障也是一种电缆质量的重要隐患，通过直流耐压试验，可以进行直观的判断，再经由故障测距、采取处理措施等步骤，最终解决问题。

上面提到的机械性损坏，化学腐蚀危害，例如外力和酸碱性物质侵蚀导致的电缆防护层破损，也是一种不可忽视的隐患类型。首先，虽然电力电缆受强外力破坏的几率相对于电气类损伤的几率要小，但这种情况在复杂的施工现场也的确屡有发生，尤其是聚乙烯电缆，机械强度低，如果遭受大型车辆碾压，或者长期承受大幅度的震动，都可能使电缆导电芯线以外的保护层甚至绝缘层受到一定程度的破坏。以图1所示的YJV22―8.7/10型三芯电缆来举例，如果电缆的外护层遭到机械碾压，其钢带铠装层断裂，内衬层破损，铜带屏蔽层因受挤压而割伤线芯的绝缘外皮，即便线芯导体没有外露，不与外界发生直接接触，也极有可能导致电缆在高压环境下的严重泄漏甚至彻底击穿。电缆穿越公路、铁路和大型建筑物敷设，可能会随着地面沉降的逐渐加剧而垂直受力，直至铠装层变形，严重的情况下可能被折断。在可预见损伤程度的机械力以外，也有一些人为的偶然因素可能导致破坏事件的发生。例如，施工人员在电力电缆终端头处进行半导体和铜屏蔽层的剥离作业时，由于用力过大，进刀过深，致使主绝缘被划伤，这样一来，在直流耐压试验的高压条件下，由于缺损处的电场集中，电缆就可能被击穿。所以，无论是现场的施工操作还是试验前的准备工作，从待测电缆上切除包裹导电芯线的绝缘部分、保护部分和其他覆盖物时，都应该谨慎进行，既要防止绝缘受损，也要避免线芯本身的毁伤，减少因人为失误而可能导致的事故隐患。再有，电力电缆的敷设路径，应该选择酸碱度接近中性的土壤层，土壤的PH值分布于6～8的区间是比较合适的。当电缆的埋设经过重酸碱环境的区域，或者与煤气站的苯蒸汽发生直接接触时，都有可能使电缆的铠装层及其他部分遭到大面积腐蚀。这些故障发生以后，往往不能由人工直观地判断故障的准确类型，隐患的严重程度以及损伤的具体位置，用直流耐压试验的办法，对电缆施加高等级的直流电压，经过规定时间的电负荷耐受，通过对泄漏电流的观察和记录，可以发现这些潜在的危险，并借助脉冲电流法、声磁同步法等具体方案来定位故障点，防止可能带来的严重后果。

此外，未投运的电缆质量问题，也可以在直流耐压试验中被发现。电缆的质量问题常常发生于电缆通电运行后较短的一个时期内，最常见的表现形式是电缆主绝缘层介电强度下降，这个时候，如果进行直流耐压试验，电缆的泄漏电流将随电压的升高而变得很大，而且增长曲线不呈线性，增长幅度大。

参考文献

[1]刘辉；电缆故障诊断理论与关键技术研究[D]；华中科技大学；2012年

[2]沈黎明.电力电缆施工运行与维护[M].第1版.中国电力出版社，2013.