检测XLPE电力电缆局部放电的意义

近年来，随着我国城市电网的不断改造，XLPE电力电缆作为电力电缆的主流产品已经广泛应用于输电线路和配电网中。据不完全统计，已投入运行的110kV及以上的高压电缆线路达数百公里，而35kV及以下电压等级多达50万公里之多，最高电压等级已达500kV。

一般认为XLPE电力电缆在正常环境中的寿命为20-30年，然而由于电缆敷设在电缆沟或直接埋于地下，敷设环境与使用状态会极大的影响电缆的寿命。长期同土壤、水分、潮气接触，绝缘易受到腐蚀渗透，再加上电缆制造或安装时的局部缺陷，都可能造成故障。地下电缆一旦发生故障。寻找起来十分困难，不仅要浪费大量人力物力，而且还将带来难以估计的停电损失。如果故障得不到及时排除，将会造成严重的经济损失和社会影响。

资料表明：在对全国主要城市126家电力电缆运行维护单位10kV以上的电力电缆(总长度91000公里)在1997至2001年期间运行状态进行调查统计和故障原因分析发现，10-220kV电力电缆的平均运行故障率由1997年的11.3次/(100公里·年)逐年下降到2001年的5.2次/(100公里·年)，但相对经济发达国家仍高出约10倍。

电缆线路故障率较高的主要原因有四个：(1)70-80年代投运的XLPE电力电缆产品均采用1+2挤出的生产设备和湿法蒸汽交联工艺，约有37000公里质量不稳定的产品投入电网运行且基本进入高故障率时期。(2)约有72%的电缆线路常处于过负荷运行状态且不能够及时维护。(3)城市规划工作中的基础建设工程造成电力电缆线路外力破坏故障大幅上升。(4)电力电缆线路敷设安装质量和运行维护技术相对落后。

处于恶劣环境中运行的电缆，电化与绝缘破坏的例子屡见不鲜。交联聚乙烯电缆在电、热、机械外力、水、油、有机化合物、酸、碱、盐及微生物作用下，常常发生老化。实际上老化的原因很复杂，常常是多因素的，高压交联聚乙烯绝缘电缆的绝缘破坏事故约占高压电气设备事故的40%左右。因此，分析老化原因，掌握老化现象与类型是非常重要的。在一个绝缘系统中，老化因素可以使材料的特性产生不可逆转的改变。并可能影响到绝缘性能。从实际线路归纳XLPE电缆的老化原因和老化形态，一般认为局部放电、电树枝、水树枝的发生，是影响电缆及其附件绝缘性能降低的主要原因，且频度较高。

随着时间的推移，如今运行的部分高压XLPE电缆已逐渐进入电缆及其附件预期寿命的“中年期”。由于针对XLPE电缆的检测技术，特别是在线检测技术滞后于XLPE电缆的发展，时有应用较早的XLPE电缆绝缘在运行中被击穿并造成停电事故的报道。近些年来，国内外专业人士纷纷加强对XLPE电缆绝缘的无损检测技术研究工作。在线检测可以随时对电缆绝缘的老化状态进行监视，电网无需停电，受到人们更为广泛的关注。

研究发现，电缆的局部放电量与其绝缘状况密切相关，局部放电量的变化预示着电缆绝缘可能存在危害电缆安全运行的缺陷，因此准确测量电缆局部放电量是判断电缆绝缘品质的最直观、理想、有效的方法。国内外的专家学者以及IEEE,IEC，CIGRE等国际电力权威机构组织一致推荐局部放电试验是XLPE电缆绝缘状况评价的最佳方法。在局部放电过程中，电离出来的电子、正负离子在电场力的作用下具有较大的能量，当它们撞到绝缘内空气隙的绝缘壁时，足以打断绝缘材料高分子的化学键，产生裂解。其次，在放电点上，介质发热可达到很高的温度，使得绝缘材料在放电点被烧焦或融化；温度升高还会产生热裂解或促使氧化裂解；同时温度升高会增大介质的电导和损耗，由此产生恶性循环，导致绝缘体破坏。在局部放电过程中还会产生许多活性生成物，这些生成物会腐蚀绝缘体，使得介质性能劣化。局部放电还有可能产生X射线或Y射线，这两种射线具有较高的能量，能够促使高分子裂解。除此之外，连续爆破性的放电以及放电产生的高压气体都会使绝缘体产生微裂，从而发展成电树枝。在运行电压下，局放能存在于电树枝、孔隙、裂纹、杂质以及剥离的界面上，当绝缘中存在微孔或绝缘层与内、外半导电层间有空隙时，将由于局部放电侵蚀绝缘而使绝缘性降低，以至发生老化形态，表现为绝缘击穿。因此对电缆的局部放电进行在线监测可及时发现故障隐患，并可对绝缘劣化程度进行前期预报，防止高压电缆突发性事故的发生。

国内外运行经验和研究成果表明：XLPE电力电缆性能早期劣化或使用寿命很大程度上取决于XLPE绝缘介质的树枝状老化，而局部放电测量是定量分析树枝状劣化程度的有效方法之一，即树枝引发初期，其局部放电量约0.1pC；当树枝发展到介质击穿临界状态时，其局部放电量达到1000pC左右。因此，对XLPE电力电缆绝缘的局部放电进行检测是及时发现故障隐患，预测运行寿命，保障电力电缆安全可靠运行的重要手段。

总之，确保电力电缆运行可靠、减少停电维护次数和时间，实现状态检修是保障电网安全可靠运行的重中之重。采用电缆和电缆附件的局部放电在线检测技术，可以很好的检测电缆和电缆附件的运行状况，并可根据其检测状况及时采取必要的措施，以保证电力系统的正常运行。因此XLPE电力电缆局部放电在线检测技术具有非常重要的意义。