提升电缆绝缘在线测试效率方案分析

 张保超

摘　要：随着电力运输压力加剧，用电量激增进一步延长了电力电缆运行时间，电力传输容量为满足用电需求不断增大，在用电负荷日益增长下，电缆绝缘性能逐步减弱，老化问题严重，存在极大安全隐患，故障率高。本文立足电缆绝缘问题，总结故障检测及电缆测试方法，根据测试现状，建立完善测试体系，提高测试水平，降低故障发生率。

关键词：电力电缆；在线检测；分布式光纤

1局部放电在线测试方法

要提高电缆安全率，首先需要重视制作、安装环节，当制作工艺不佳、安装存在漏洞时，电缆内部则可能出现气泡，电缆成品也会存在毛刺等问题，从而无法保障电缆安全性，出现局部放电等危害。随着电缆使用周期增加，局部放电造成的损害逐渐加大，导致电树的形成，并进一步击穿绝缘层。为此，近年业内逐渐加强对局部放电的测试力度，对其进行在线测试，而这也是判断电缆绝缘状态是否安全的重要依据，这一方法被业内所认可，并在实际工程中被应用。但电缆出现局部放电时，会对外发出两种信号，一是电信号，二是非电信号。其中，从成分看，电信号有两种成分组成，一为电磁波，二则为脉冲电流；非电信号主要由三种成分组成，一为热，二为光，三为声。为有效测试局部放电状态，往往会选择将传感器与电缆进行连接，从而实时采集发出的信号信息。目前，业内普遍使用的测试方法有四种，一是超高频法，二是超声波检测法，三是脉冲电流法，四则是光测法，根据局部放电的差异，适当转换测试方法。超高频法（UHF）是一种基于检测局部放电所产生的超高频电磁波信号的方法。当电缆存在局部放电时，会释放一种超高频电磁波，在此情况下，运用UHF方法，能够在避开强电磁干扰情况下对这种信号波进行测试和采集，采集效果良好。然而，当传感器布置不合理、不规范时，这一方法也并不能有效地对传播过程中随着传播时间增长、传播距离扩大而逐渐衰弱的超高频信号波进行有效采集。为此，在安装传感器时，应当将其安装于屏蔽层断开处，内置于电缆中，才能对信号波进行及时、完整的采集。超声波检测法（AE）主要作用在于采集声波信号。当存在电缆局部放电现象时，势必会出现区域内分子的碰撞，在碰撞之下，逐步传出声波信号。因此，通过对该信号波进行测试，分析信号波属性，就能对局部放电问题进行诊断。由于该信号波在传输过程中会受时间、空间因素影响，从而导致传播衰弱问题，如说运用传统方法，往往无法对其展开测试。为了进一步提高测试水平，国内外逐步将目光转向光纤开发与应用，将其作为传感器，安装于电缆上，测试超声波信号。与传统的传感器相对比分析可知，光纤传感器整体测试水平很高，极高的灵敏性能够在测试过程中将外部干扰屏蔽在外，当信号波较弱时也能进行更加完整的采集。同时，光纤传感器安装难度更低，且适用性强，可以安装于各种复杂的电缆中，覆盖范围更广，可对各种不易测试的电缆进行测试。脉冲电流法（HFCT）相对于其他方法，被使用频率更高，应用更广，主要应用于高频脉冲电流的采集。这一方法能够及时地测试不同电缆处发出的高频脉冲电流，但是其灵敏度相对较差，而脉冲干扰信号则相对较多，采用这一方法测试时测试过程易受干扰，从而在识别信号时难度较大，这也是该方法目前需要突破的瓶颈。脉冲电流干扰信号多而杂，干扰信号之所以出现主要是由于以下四种情况的产生而导致的。一是线路电晕部分出现放电情况，二是悬浮电位部分出现放电情况，三是存在接地不良以及开关，四是存在晶闸管开断情况。除此之外，如若需要测试外屏蔽层没有接地线的完全屏蔽的电缆，在安装互感器时，安装难度较大，一般情况下只能安装于电缆外部，无法深入内部安装，对局部放电信号的测试误差较大。光测法主要用于光辐射的采集。当电缆出现局部放电时，往往会放出适量的光辐射，运用光测法，重点测试放电区域出现的光脉冲，能够有效地判断放电区域范围。同时，当存在局部放电时，区域范围内的光脉冲也可能会与电产生反应，进行转化，最终变为电信号。基于此，运用光测法对其进行测试，也能够更加准确地对放电状态进行测试。其次，运光测法主要包含两种方法，一是运用普通光纤进行测试，二是运用荧光光纤进行测试。当选择运用普通光纤进行测试时，其测试难度较高，测试探头需要与光源对应，从而才能达到测试效果，这种方式难以在实际工程落实，可操作性不高，通常在实验室研究中被应用。与普通光纤相比，荧光光纤适应性更强，其能够对微弱光线进行测试，测试难度低，应用于工程中能够达到较高的测试效率。与电量测试法不同的是，光测法的测试对象主要为光脉冲，从而其在测试中可以有效排除电气干扰，优势明显，但是其安装要求较高，只能安装于电缆内部，因此，只能应用于新服役的电缆中。

2分布式光纤测温系统在电缆检测的应用

分布式光纤测温（DTS）系统由两部分组成，一是主机，二是光纤。主机发射出的光脉冲在光纤中的传导过程中会产生后向的散射光，后向散射光传输回主机，主机选取其中的喇曼散射光进行温度解调计算，计算出各点的温度值，准确、灵敏地定位异常热点的位置以及记录温度的变化趋势，分布式光纤测温可以分为光纤外置式与光纤内置式两种模式。外置式光纤模式特点在于光纤的安置需要位于电缆外部，从外部对电缆温度进行测试，通过采集温度信息，结合理论计算法，对数据进行深度分析，最终得出电缆线芯温度值。在进行光纤的安置时，只需要将其安装于外部，无需考虑电缆内部结构，从而安装要求较低，可以广泛地应用于新旧电缆中，适用对象更加多元，但其最终测量并非直接测试所得，还需经过计算等步骤，从而导致计算结果与实际情况间可能存在较大误差。内置式光纤模式特点在于光纤的安置位置需要位于电缆内部，将其敷设在线芯处，从而能够直接的对内部温度进行测试，并直接得出测试结果。这一模式的缺点在于无法应用于已服役电缆中。受厂家生产技术、型号差异及批次不同等多种因素影响，分布式光纤温度传感器的品质也参差不齐，品控较差。因此，在使用前需要对其进行质量检测，对于投入使用的产品，应当定期进行检查，确保其安全性及测试准确性。电缆要实现正常运行，其温度范围应当控制在90℃以内，当导体维持在这一温度范围内时，热量通过热路模型逐步传递到外部时，外部温度则会低于内部。为此，为了提高数据准确性，在装置DTS时，可以分别装置于温度不同的两个水浴内，其中一个为常温状态，另一个为高温状态。这一方式可操作性强，准确度高，目前已在某省电网电缆隧道的高压电缆DTS系统进行现场试用，且测试准确性较高。

3结语

城市化建设加快，城区面积扩大，地下电缆敷设难度加剧，结构复杂，过于密集的电缆在很大程度上增加了电缆测试难度，对其形成干扰。基于此，如何提高电缆测试水平、加强电缆保护力度等都是当前的重难点，需进一步探讨。通过DTS系统，能对电缆温度进行更为全面地测试，并且解决当前面临的各类测试难题，提高测试准确性，但其在运用过程中也易受外部环境影响，尤其是温度及湿度等因素，影响测试准确度，需在后续不断完善。如何优化测试手段、提高精确度等都是后续研究等重点。其次，为满足实际工程测试需求，还需要对各种测试方法进行对比，综合各方法优势，并将其整合一体，完善测试系统，并将其应用于工程中。

参考文献

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