绝缘电阻值在10 kV电缆状态评价中的重要性研究

谭家祺

(广东电网公司 佛山南海供电局，广东 佛山 528000)

绝缘电阻值在10 kV电缆状态评价中的重要性研究

谭家祺

(广东电网公司 佛山南海供电局，广东 佛山 528000)

摘要：配电网的电力传输使用电缆越来越多，停电试验仍然是目前判断电缆运行状态是否良好的有效手段。其中绝缘电阻测试是电缆试验中的一个检测项目，但试验人员往往只对其作为一个参考值考虑，忽略了绝缘电阻值对于电缆状态评价的重要性，错误地认为只要通过耐压试验和振荡波局放测试合格，就允许电缆投入运行。通过对配电电缆进行绝缘电阻测试，提出了绝缘电阻值在电缆状态评价中的意义，分析了电缆绝缘电阻测试机理，同时结合佛山南海电力电缆检测的成功案例，阐明了绝缘电阻值对电缆运行状态评价的重要作用。

关键词：电缆；绝缘电阻;10 kV电缆；电缆运行

随着我国城镇化的不断发展，配电网电力传输使用电缆取代架空线路的比例正逐步提升，使电缆出现故障的概率增大。据数据统计，目前引起电缆出现故障的主要原因是电缆中间头故障和外力破坏，因此，剔除外力破坏的因素，掌握电缆本体和中间头的运行状态，是供电部门最为关注和重视的课题。

1电缆检测项目

目前，10 kV电缆一般采用交联聚乙烯绝缘电力电缆供电，按照南方电网公司《电力设备预防性试验规程》(Q/CSG 114002-2011)的规定，该类型电缆在新做终端或接头后，应测试主绝缘的绝缘电阻和交流耐压试验。部分供电局引入电缆振荡波局放测试项目(OWTS)，以便早期发现电缆局放问题，了解电缆绝缘性能。

2电缆检测项目应用现状

1)绝缘电阻测试。其是检查电缆绝缘最简单的方法，目的是检查电缆绝缘是否老化、受潮，以及耐压试验中暴露出来的绝缘缺陷。预防性试验规程要求绝缘电阻>1 000 MΩ。由于测试绝缘电阻表输出电压较低，一般为2 500 V的直流脉动电压，导致测试人员对其测试值只是作为一个参考值考虑，只要交流耐压通过试验，一般会判断电缆可以投入运行。

2)交流耐压试验。其是鉴定电力设备绝缘强度的最严格和最直接的试验方法，对判断电力设备能否继续运行具有决定性的意义。目前，电力电缆耐压试验一般采用串联谐振方式，试验电压为2.0U0，时间为5 min。

3)电缆振荡波局放测试。其是一种新兴试验技术，是目前对电缆绝缘状况检测的一种有效测试手段。测试原理是直流电源首先在被测电缆端加压至预设值，之后闭合电子高压开关，通过设备电感与被测电缆电容发生谐振，在被测电缆端产生阻尼振荡电压，并通过基于局部放电脉冲在电缆中传播的行波原理实现局部放电源定位。

4)电缆直流耐压试验。其可大大降低对电源的要求；但大量研究表明，直流电压不适合对交联聚乙烯(XLPE)电缆进行耐压试验。这是由于XLPE电力电缆绝缘电阻较高，交流和直流下电压分布差别很大，在直流电压作用下，绝缘电阻的电压是按电阻分布的，而在交流电压下，电场是按介电常数呈反比例分配的，直流耐压试验后，在XLPE电缆中特别是电缆缺陷处会残余大量的空间电荷，当电缆投运后空间电荷常造成电缆的绝缘击穿事故[1-3]。90年代后期, 我国重新修编了电气设备预防性试验规程中有关电缆预防性试验方法的规定,不再推荐直流耐压试验。

3电缆绝缘电阻测试机理分析

针对当前电缆故障率高，以及电缆在投运前通过交流耐压试验和振荡波局放测试合格后，运行不久就发生中间头爆炸的故障事件，进行了电缆试验报告数据统计分析。筛选单位近几年来电缆交流耐压和振荡波局放测试数据合格，绝缘电阻明显偏低的共11条电缆实施烧穿试验，成功发现了7条电缆存在重大隐患，验证了绝缘电阻值对电缆运行状态评价具有重要指导意义。其余4条电缆经过烧穿试验后，没有发生击穿现象，而且绝缘电阻明显提高，到目前没有发生故障。经分析可知，试验人员对电缆状态判断时，没有对绝缘电阻值高度重视，以致对那些只要通过耐压试验和振荡波局放测试合格，绝缘电阻偏低的电缆，做出了投运的错误判断，没有从电缆的结构上对绝缘电阻数据所反映的缺陷进行综合判断分析。

下述进行电缆绝缘电阻测试的工作机理分析。众所周知，只有当绝缘缺陷贯通于两极之间时，测量绝缘电阻时才会有明显的变化，即通过测量才能灵敏地检出缺陷。若绝缘电阻只有局部缺陷，而两极间仍保持有良好绝缘时，绝缘电阻降低很少，甚至不发生变化[4]。测量电缆绝缘电阻主要是测试电缆芯线和电缆中间头与电缆屏蔽层间的绝缘性能，测试等值电路图如图1所示。

图1　电缆绝缘电阻测试等值电路图

图1中，R11～R1n为电缆主绝缘对地绝缘电阻，R21～R2n为电缆中间头对地绝缘电阻。从图1可以看出，绝缘电阻值反映了全部并联支路的绝缘状况，在撇除电缆终端头脏污等因素对测试的影响后，只要任何1个并联的电阻值偏小，将会导致绝缘电阻测量值随着降低。R21～R2n中其中1个阻值变小，表示该电缆中间头位置绝缘下降，大部分是由于绝缘表面放电、烧蚀和碳化引起，R11～R1n中其中一个阻值变小，表示该电缆主绝缘纵向损伤。

绝缘电阻阻值明显偏低时，通过烧穿试验可以了解电缆中间头和主绝缘纵向绝缘的状态。电缆受潮通常是从外皮附近开始的，根据电渗现象，电缆绝缘中的水分在电场作用下带正电，当电缆芯线加负极性电压时，绝缘中的水分会被其吸引而渗过绝缘向电缆芯移动，使其绝缘中高场强区的水分相对增加，导致泄流电流增大，试验击穿的几率大大增加。当通过烧穿试验一段时间后，水分已集中或蒸发，绝缘电阻会明显升高，表明电缆中间头绝缘还没有受到严重破坏。目前，通常采用10 kV的交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆，绝缘标称厚度为4.5 mm，运行相电压约为6 kV，在排除外力破坏的影响下，一般不会发生纵向的贯通缺陷，而由于电缆外半导层的紧紧包裹，电缆绝缘本体也不会发生横向的水树放电现象。

4应用实例

4.1案例1

某变电站10 kV出线电缆，型式为YJV22—3×300， 额定电压为8.7/15 kV，长度为2 475 m，投运日期为2010年9月。2012年12月15日，电缆振荡波局放测试合格，测试图如图2所示。在图2中，L1、L2、L3分别指电缆的A、B、C相。

2014年复测该电缆主绝缘电阻测试情况见表1。

表1　电缆主绝缘电阻测试表

对绝缘值最低的B相进行电缆烧穿作业，当试验电压升至10 kV时电缆已经击穿，经故障查找发现其中一个电缆中间头故障，解剖检查发现该电缆中间头问题如下。

1)中间头三相缆芯的开剥尺寸明显不符合标准，导致冷缩主体没有与电缆半导电层搭接，电缆主绝缘层外露(见图3)。

图2　10 kV铜材乙线719开关柜至#1电缆分支箱G02柜局放测试图

2)A、C相电缆主绝缘有明显烧蚀放电、碳化痕迹；对应冷缩头内表面对应位置也有烧蚀痕迹(见图4和图5)。

图3　中间头三相缆芯的开　图4　A相电缆主绝缘有　剥尺寸不符合标准　明显烧蚀放电痕迹

图5　C相电缆主绝缘严重烧蚀、碳化

4.2案例2

某变电站10 kV出线电缆，型式为YJV22—3×300，额定电压为8.7/15 kV，长度为2 787 m，投运日期为2007年11月。2014年5月，通过烧穿试验查找并修复一个电缆中间头缺陷后，再次测量电缆绝缘电阻发现阻值没有明显提升，考虑到中间头是同一批产品，因此怀疑其他中间头也存在缺陷，决定对另外2个中间头直接更换，重新接驳后，测量三相绝缘电阻值均>2 500 MΩ。对直接更换的其中一个电缆中间头进行解剖检查，发现三相主绝缘层表面均已变色发黄，硅脂干结(见图6和图7)；C相主绝缘层表面有刮痕，刮痕尾端存在电数枝(见图8)。

图6　三相主绝缘层表　　　图7　硅脂已干结，失去　面均已变色发黄　密封作用

图8　C相主绝缘层表面有刮痕，刮痕尾端存在电数枝

5结语

为了保证电缆的安全运行，应对电缆各项测试结果进行全面和综合评价，绝缘电阻阻值对电缆头进水受潮、水树枝等劣化缺陷反应明显，振荡波局放测试能发现制作工艺和绝缘内部放电等缺陷，测试人员应掌握各测试项目的测试重点，做出客观正确判断，及时发现电缆存在的安全隐患，降低电缆故障率，保证供电可靠。

参考文献

[1] 饶强．交联聚乙烯新的试验方法[J]．广西电业，2004(8)：107-109.

[2] 罗俊华．马翠姣．邱毓昌，等．35kV及以下XLPE电力电缆试验方法的研究[J]．电网技术．2000，24(12)：58-61.

[3] 张平康，韩伯锋．XLPE电缆的试验方法[J]．高电压技术，2004(S1)：94-95.

[4] 陈化钢.电力设备预防性试验方法及诊断技术[M].北京：中国科学技术出版社，2001.

责任编辑彭光宇

Importance Research of Insulation Resistance Value in the Evaluation of 10 kV Cable State

TAN Jiaqi

(Nanhai Power Supply Bureau of Foshan，Guangdong Grid Co.， Foshan 528000， China)

Abstract：The cables used in transporting electricity of distribution network is getting more and more. At present the power shut-off tests are still the effective method in judging whether the electric cables are working properly. Among them the insulation resistance test is one of the test projects in cable tests, but the test people usually only regard it as a reference value for consideration and ignore the importance of insulation resistance value for judging the cable status. They mistakenly think that as long as the anti-pressure test is passed and oscillation wave PD test is passed as well, the cables are allowed to put into use. Through the insulation resistance test done to the distribution electric cables, the significance of insulation resistance value in cable status evaluation is put forward. This article analyzes the working principle of cable insulation resistance test, while the importance of insulation resistance value to the electric cables’ operational status evaluation is clarified, combined with successful cases in electric cable tests in Nanhai of Foshan City.

Key words:cable, insulation resistance, 10 kV cable, cable run

收稿日期：2015-02-13

作者简介：谭家祺(1973-)， 男，工程师，主要从事配电运行及试验管理等方面的研究。

中图分类号：TM 247

文献标志码:A