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国内外动力电缆绝缘在线监测技术探析

孙晓鹏

【摘要】分析了国内外动力电缆绝缘在线监测系统的研究现状及存在的主要问题,

以及对每种方法所存在的问题进行对比.提出了采用附加低频电源法所测出的绝缘

电阻、对地电容,相较于其它测试方法可行性为更高.

【期刊名称】《煤矿机电》

【年(卷),期】2014(000)002

【总页数】3页(P76-78)

【关键词】动力电缆;在线监测;附加低频电源法

【作者】孙晓鹏

【作者单位】新密市煤炭学校,河南新密452370

【正文语种】中文

【中图分类】TM247;TM934.3+1

0引言

在煤矿系统中大部分供电线路采用动力电缆供电，它是确保煤矿井下采煤设备、掘

进设备、运输传送设备、照明通信设备、通风安全设备在煤矿生产过程中稳定、安

全工作的基础。长期以来，为了防止井下动力电缆事故的发生，煤矿一直坚持定期

对电缆进行预防性试验制度，但随着煤炭生产能力不断的提升，用电量也在大幅度

的增加，传统的预防性试验已经满足不了安全生产的需求，而预防性试验必须停电，

在对每一个电缆进行测试时，工作量大又麻烦，甚至本来绝缘性能良好的电缆经过

多次的试验，也会导致电缆的绝缘性能加速劣化。

鉴于此，对煤矿井下动力电缆输电线路的绝缘在线监测技术的探析尤为重要，这不

仅关系到提高煤矿安全供电的可靠性和生产效率，而且对减少事故的发生，保护井

下工人的生命安全具有十分重要的意义。

1电缆监测的国内外现状

国内目前煤矿井下普遍使用交联聚乙烯(XLPE)电缆，主要是具有机械性能好，安装

维护方便，绝缘性能优异，传输容量比同截面油纸绝缘电缆大，生产工艺简便，利

于大规模生产等优点。美国在20世纪60年代已开始研究交联聚乙烯的技术，而

发展最快的是日本，70年代末就对电缆在线监测领域进行探索，并研究出电介质

损耗法、叠加电压法以及直流分量法等许多检测技术，80年代后期日本住友电气

工业株式会社研制了在线运行电缆监测仪，分为携带型与固定型两种，应用在3.3

kV、6.6kV、11.0kV电压等级下，电缆供电线路中性点接地方式为接电阻接地、

经消弧线圈接地以及不接地，主要采用直流叠加法。

相对来说，我国的电缆在线监测技术起步比较晚，长期以来对电气设备绝缘诊断主

要采用定期离线试验方法，这种方法经测试维修过的设备，再投入运行很短的时间

仍会产生故障。电缆作为一种特殊的设备，采用耐压试验等方法进行试验对其本身

就会造成损伤，不仅对电缆的绝缘性有影响，而且也加速了电缆的老化。80年代

末，上海电缆研究所等单位开始研究电缆在线监测技术，1993年上海电缆研究所

研究利用直流叠加法与直流成分法相结合的检测方法，并研制了CDZ型交联聚乙

烯电缆检测仪，在包钢东码头电网中的现场运行了两年，为企业节省成本奠定了基

础。由此，在线监测技术的发展，为电缆的检测提供了一条新的思路。

2电缆在线监测的主要方法

目前XLPE电力电缆绝缘现场检测技术分为离线检测和在线检测两大类。离线检测

技术主要是对电缆线路注入较高的直流电压，但需要停电才可以进行检测，此检测

方法不仅浪费人力物力，并对电缆有所损害，现已慢慢退出电缆检测的平台。目前

在线检测的方法主要有直流叠加法、直流成分法、介质损耗因数法、局部放电法、

接地线电流法、谐波分量法、工频法、附加低频电源法等，虽然每种方法都有各自

的优点，但都有这样或者那样的不足，有些方法也只是理论上可行，尚没有进行过

试验的验证，还处于试验探索的阶段。

2.1直流叠加法

直流叠加法是在接地的电压互感器的中性点处加入低压直流电源(通常用50V)，

即将此直流电压叠加在交流相电压上，使运行中的交流电压与该直流电压相叠加，

通过检测流经电缆绝缘层的直流电流值(一般为纳安级以上)，就能测得整条电缆的

绝缘电阻，进而判断电缆的好坏。其特点是具有较强的抗干扰能力，但电缆绝缘剩

余寿命与绝缘电阻的相关性并不好，有相当大的分散性，又因有许多因素影响着电

缆的绝缘性，就算是同一根电缆，对于其寿命的预测也不能仅靠测量绝缘电阻值。

2.2直流成分法

直流成分法是检测流经屏蔽层与电缆芯线电流中甚微的直流成分，对电缆中某一点

或某一局部存在的树枝化(电树枝、水树枝)绝缘缺陷进行劣化诊断，若能监测到直

流成分，则可以判断电缆的绝缘老化情况。但直流分量法测得的电流极微弱，测量

时微小的干扰电流也会引起误差，故这种方法有时稳定性非常差，测量精度也相当

低。

2.3介质损耗因数法(tanδ法)

介质损耗因数法就是将加于电缆上的电压由