當今的電網係統中,電力電纜被大量(liàng)應用於主幹線路中,其擔負著實現大功率電能的輸送和分(fèn)配的重要(yào)任務。從(cóng)1kV到500kV,電力(lì)電纜在每(měi)一級電壓等級中都有(yǒu)應用。電纜(lǎn)線(xiàn)路圖如(rú)下:

電纜線路(lù)圖
高壓電纜用量
時間 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 |
距離 | 4610 | 5540 | 6610 | 7450 | 超過8000 |
從曆史(shǐ)來看,經濟社會在持續發展,科技水平在(zài)不斷進(jìn)步(bù),線路中采用的電纜也在不斷進化。最(zuì)開始時,線路中采(cǎi)用的為油紙絕緣電纜。後來,逐漸發展出了PVC電纜。現在,逐(zhú)漸被交聯聚乙烯(Cross-linked Polyethylene, XLPE)電纜代替。XLPE電纜電氣、機械性能(néng)非常可靠,因而在(zài)配(pèi)電網中被越來越廣泛地采(cǎi)用。有資料顯示在2009年,XLPE電纜在所有絕(jué)緣類型的電纜(lǎn)中,所占比例就己超過98%。
不可否認(rèn)的是,由XLPE電纜絕緣問題引起(qǐ)的電網事故也在持續的增(zēng)多。運行經驗說明,引發電網事故的重要原因之一(yī)就是電(diàn)力電纜故障,其影響著電網(wǎng)的安全穩定運行。在正常情況下,XLPE電纜有大約三十年的可靠運行時間。但電纜安裝後所處運行條件複雜,使其有效(xiào)使用年(nián)限不同程度地降低。盡管XLPE電纜的絕(jué)緣性(xìng)能優越,但是在隧道或者地下溝道中運行的電纜(lǎn),一直(zhí)處於潮濕環境,條(tiáo)件較為惡劣。電纜(lǎn)難免受到生物化學腐蝕,使其絕緣(yuán)性能劣化。並且在製造電纜時(shí)或者現場安裝電纜附件時可能產生局部缺陷,將導(dǎo)致電纜絕緣內生成電(diàn)樹枝老化。電樹枝老化持續發展,最終會(huì)導致電纜故障。電纜在不同運行年限表現的(de)故障類型及(jí)故障發生率有所不同(tóng),見下表:

故(gù)障類型(xíng)
對電纜絕緣檢測,有離線和在線兩種方式。離線(xiàn)檢測包括交、直流耐壓試驗等。這些試驗項目應用曆史較長,對電力事業的發展有(yǒu)重(chóng)要貢(gòng)獻,但是這些試(shì)驗(yàn)方法(fǎ)進行時需要停電,並且這些(xiē)試驗會對電纜絕緣在一定程度上造成損傷,加速其老化。因(yīn)此,為(wéi)了(le)掌握電纜在(zài)運行時(shí)的絕緣狀況,需要研究在線帶電(diàn)檢測技術,從而在設備帶電運行不受影響的情況下,甄別出絕緣缺陷,從而達到狀態檢修的(de)目的。
對於XLPE電纜,有關如何判斷其絕緣狀態的研(yán)究工作持(chí)續開展。大量的研究表明:局部放電既(jì)是表(biǎo)征電(diàn)纜絕緣狀態的重要因素,又是造成絕緣破壞的主(zhǔ)要原(yuán)因。所(suǒ)以(yǐ),電纜絕緣狀態與局部放電密切相關。產生局部放電的原(yuán)因是,在(zài)存在水分(fèn)、微(wēi)孔、氣泡等的情況下,電場在絕緣體內分布並不完全均勻,有部分位置場強比平均場強低,有部分位(wèi)置(zhì)場強比平均場強又高,當某部分位置的電場強度達到(dào)或超過介質的擊穿場強後,局部放電就會發生。有局部放電發生時,絕緣係統(tǒng)依然擁有一定的絕緣能力,但局部放電會對其絕緣性能帶(dài)來很大的隱患。若局部放電長期作用,會有電樹枝的生成,電樹枝不斷生長,會使絕緣層擊穿。因此,著名國際電(diàn)力組織和研(yán)究人員,都(dōu)推薦用局(jú)部放電法檢測XLPE電纜絕緣性能。
目前(qián),局部放電法有很多具體的應用形式,分別包括:脈衝(chōng)電流法(fǎ)、電(diàn)感耦合法、電容耦合法、振(zhèn)蕩波法、超聲波法等。其中脈衝(chōng)電流法隻能進行電纜的離線檢測;電感耦合法(fǎ)隻能應用在特定型(xíng)號的電纜上,局限性強;電容耦合法需將傳感器預(yù)先安置在電纜或電纜接(jiē)頭內(nèi),對己敷設的電纜局部放電檢(jiǎn)測不適用;振蕩波法在電纜(lǎn)帶電運行(háng)時,無法(fǎ)進行(háng)應用;超(chāo)聲波法容易受(shòu)到幹擾。可(kě)見,上述方法在實際檢(jiǎn)測中都不盡理想,很有必要進一步研究。
另一(yī)方麵,電纜接頭相(xiàng)對於本體(tǐ)較為脆弱,其發生絕緣問題的概率遠大(dà)於電纜本體。其需要在現場進行組裝,這對線路敷設時的外在環境條件,和內在(zài)作業工藝都提出(chū)了很高的(de)要求。無(wú)論哪方麵的工作(zuò)沒有進行到位,都會產生(shēng)電(diàn)纜線路的安全隱患。所(suǒ)以(yǐ)說電纜(lǎn)接頭是需要重點關注的對象(xiàng),最(zuì)易發生絕緣故(gù)障,電(diàn)纜故障發(fā)生類型概率(lǜ)統計(jì)也可(kě)說明此問題,如下圖:

故障類型統計