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电力电缆中的交流耐压试验和局部放电检测

摘要：XLPE电缆由于绝缘性能优越、线芯允许运行温度更高、环保、易于制造

和安装方便等优点，相关的技术研发和应用备受关注。XLPE电缆在制作过程中混

入杂质而出现气泡、水分入侵使绝缘受潮、场强不均匀、绝缘层中出现水树枝等

复杂因素的长期作用下可能出现局部放电，运行可靠性显著降低，严重威胁电力

系统的运行安全。文中分析了XLPE电缆局部放电的机理，综述了目前XLPE电缆

局部放电的试验方法并对不同方法的特点做了分析，进而对目前XLPE电缆运行

状况的检测方法进行总结，包括在线和离线两类检测方法及一些新的检测方法，

分析了不同方法的适用性。

关键词：XLPE电缆；局部放电；交流耐压试验；检测技术

引言1

随着城市电网与农村电网的快速发展，电气设备容量日益扩大，社会对电力

需求持续增长，对输电线路的可靠性要求也不断提高，电力系统中电力电缆的敷

设已经成为电网改造或新线路设计的主要方式。特别是由于城市化进程的加速，

城市建设与电力建设的矛盾日益加剧，电网的运行会受到城市建设的影响，而城

市的外貌又会受到电网建设的影响。为了解决这个矛盾，现代电力电缆的敷设方

式大多采用地下电缆的形式，因此，城市电网中电力电缆所占的比重越来越大。

20世纪60年代初，交联聚乙烯绝缘型电缆（cross-linkedpolyethyleneinsulated

cable，XLPE电缆）由于绝缘性能优越、线芯允许运行温度更高、环保、易于制造

和安装方便等特点，在高压和超高压中得到了广泛应用，相关的技术研发和应用

备受关注。

英国莱斯特大学Dissado教授课题组[1]指出，电缆在正常运行时各参数应该

是正常的，如图1所示。而当XLPE电缆在制作过程中混入杂质而出现气泡、水

分入侵使绝缘受潮、场强不均匀、绝缘层中出现水树枝等，这些部位在电场长期

作用下就有可能出现局部放电[2]。局部放电是发生在设备绝缘内部，但并未贯通

高低压电极的放电现象，会造成绝缘局部温升、绝缘分子结构碳化破坏等，最终

导致电缆寿命缩短。局部放电对传统的油浸纸绝缘电缆的绝缘性能影响较小，而

对于固体绝缘电缆，如XLPE电缆，会造成其绝缘的永久性损伤，导致绝缘材料

不断老化甚至击穿，威胁电网的安全稳定运行[3]。

图1电缆正常运行时各参数的指标

随着试验和检测技术的发展，国内外运行经验和研究成果表明：电力电缆的

性能或使用寿命与绝缘层中的水树枝有密切的关系，而局部放电测量可以有效地

定量分析树枝状劣化程度，因而局部放电与电缆绝缘老化是分不开的[4]。电缆的

局部放电（partialdischarge，PD）的频率范围分布在100MHz~1GHz之间，放电

量可达到1000pC[5]。在树枝引发初期，XLPE电缆的局部放电量只有约0.1pC；

当树枝发展到介质击穿临界状态时，其局部放电量可达到1000pC。所以检测

XLPE电缆的局部放电量是合理处置故障隐患、保障电缆安全稳定运行的最直观、

理想、有效地方法。

长期以来，XLPE电缆的局部放电机理、局部放电试验方法、检测技术及评估

方法等一直是人们关注的重要研究方向。本文分析了XLPE电缆局部放电的机理，

介绍了目前XLPE电缆局部放电的试验方法并对不同方法的特点做了分析，进而

对目前XLPE电缆运行状况的检测方法进行总结，包括在线和离线两类检测方法

及一些新的检测方法，分析了不同方法的适用性。

2电缆局部放电机理XLPE

XLPE电缆从绝缘老化到击穿的演变历程如图2所示，XLPE电缆绝缘故障的起

点为气隙、杂质、凸起毛刺等缺陷，这些缺陷再加上电场、热、机械力、环境

（水的存在）等老化因素，就会以局部放电、水树枝、电树枝等老化形态表现出

来[6]。从图2中可知，局部放电是XLPE电缆性能降低的主要原因之一。

图2XLPE电缆从绝缘老化到击穿的演变历程

IEC60270-2000《高电压试验技术：局部放电测量》标准中给出了局部放电的

定义：一种导体间绝缘仅被部分桥接的可以在导体附近发生也可以不在导体附近

发生的电气放电。这种放电一般是由于绝缘体内或绝缘表面的电场特别集中而引

起的，通常表现为持续时间小于1ms的脉冲，但也可以出现连续的形式，比如气

体介质中的所谓无脉冲放电[7]。将液体绝缘的气泡、固体绝缘的空隙等效为电容

C1，空隙的上层以及下层