近年來(lái)隨著(zhù)塑料電力電纜廣泛應用，電力系統中電纜故障次數也增多了，針對塑料電力電纜的絕緣診斷愈來(lái)愈引起人們的關(guān)注。除了一般的電氣性能試驗之外，提出了用直流分量檢測水樹(shù)枝，用極化松弛時(shí)間常數來(lái)判斷老化等，但定量的數據都還不成熟。本文章主要是介紹有關(guān)的方法、原理。

一般電氣性能

絕緣電阻和泄漏電流

交聯(lián)聚乙烯電纜(XLPE)的絕緣層電阻，一般應在2x10⁹/km以上；護套的電阻應不小于1X10⁶Ω/km。由于直流高場(chǎng)強對XLPE是有害的，因此，測量時(shí)施加的直流電壓不能太高(見(jiàn)各電壓等級的產(chǎn)品標準)。

根據泄漏電流來(lái)診斷電纜的絕緣狀態(tài)是最一常用的診斷方法，其判斷標準可參考下表。試驗時(shí)施加的直流電壓也不能太高。

對于XLPE電纜，絕緣電阻和泄漏電流與交流擊穿場(chǎng)強有統計規律關(guān)系，如下圖所示。雖然數據的分散性比較大，但可以看出隨絕緣電阻下降，交流擊穿電壓也下降。從圖中可以看到泄漏電流增大，交流擊穿電壓就下降。因此，用這兩個(gè)參數來(lái)診斷絕緣還是很有實(shí)用意義的。

（1）絕緣電阻與擊穿電壓的關(guān)系（2）泄漏電流和擊穿電壓的關(guān)系

損耗因數tanδ

損耗因數是XLPE電纜很主要的電性能參數，可用電橋法測量。在施加交流電壓1.0kV、1.9kV、3.3kV下，可參考下表中所示的極限進(jìn)行推斷。

tanδ的判斷基準

XLPE電纜損耗因數與擊穿電壓之間也存在統計規律，從下圖可以看出：tanδ增大，擊穿電壓趨于下降。這也說(shuō)明tanδ做為絕緣診斷的參數之一是必要的。

tanδ與擊穿電壓的關(guān)系

耐壓試驗

由于長(cháng)電纜的電容量很大，用工頻交流做耐壓試驗，需要大容量高壓試驗變壓器，在現場(chǎng)做試驗是不現實(shí)的。過(guò)去都是用直流高壓來(lái)替代交流，近年來(lái)發(fā)現直流高場(chǎng)強對XLPE絕緣會(huì )帶來(lái)嚴重損害，現已基本不用。人們正在試用某種超低頻高壓，如0.1Hz來(lái)做耐壓試驗，但它與工頻高壓的等效性，還有待進(jìn)一步研究和積累經(jīng)驗。

局部放電

XLPE電纜中的局部放電造成的危害，要比油紙電纜的嚴重得多。XLPE電纜允許的放電量很小(出廠(chǎng)時(shí)要求小于10pC)，同時(shí)長(cháng)電纜的電容量大，測量局部放電的靈敏度又低，再加上現場(chǎng)干擾大，在現場(chǎng)測量電纜的局部放電是很困難的，目前只能測到比較嚴重的放電。對于允許的放電量尚無(wú)標準規定，一般認為放電量為上百pC，或雖只有幾十pC的放電量但還在不斷增長(cháng),都應做為異常處理。

直流分量

塑料電纜常見(jiàn)的故障是由水樹(shù)枝發(fā)展而造成擊穿。在有電場(chǎng)和水分同時(shí)存在時(shí)，塑料電纜的絕緣層會(huì )產(chǎn)生樹(shù)枝狀的放電腐蝕。樹(shù)枝發(fā)展愈長(cháng)，擊穿電壓下降得愈多，如圖所示。同時(shí)，樹(shù)枝增長(cháng)，絕緣電阻也下降，泄漏電流和損耗因數都增大，但樹(shù)枝增長(cháng)對這些性能的變化只是充分條件，而不是必要條件。近年來(lái)研究水樹(shù)枝發(fā)展的機理，發(fā)現它的存在有整流作用，即在交流電場(chǎng)下會(huì )有直流電流通過(guò)絕緣層。于是可以在電纜的接地線(xiàn)上采集此直流分量。水樹(shù)枝發(fā)展愈嚴重，I₀就愈大。因此,就可根據此直流分量來(lái)診斷水樹(shù)枝的發(fā)展情況。

擊穿電場(chǎng)強度與水樹(shù)枝長(cháng)度的關(guān)系

在交流電壓上疊加一直流電壓，可以大大提高測量直流分量的靈敏度，如疊加直流電壓50V，直流分量可增大10倍(一般直流分量為10^-9A數量級)。直流分量的測量比較方便，而且便于在線(xiàn)檢測。下圖是現場(chǎng)測量直流分量的線(xiàn)路圖。電纜外屏不接地，電容器C將交流分量旁路。S₁閉，S₂開(kāi)，讓直流分量通過(guò)R，于是可采集到直流電壓，再經(jīng)低頻濾波LPF檢測儀器放大、顯示，就可測到直流分量。測量靈敏度要求能測10^-10A。DC電源供檢查電纜外層對地電阻，這時(shí)，將S1打開(kāi)，閉合S2、S3，測量聽(tīng)過(guò)R的電流，就可測得此電阻。

若要疊加直流電壓，可在試驗變壓器的中點(diǎn)接入一直流電源，這樣，變壓器高壓端的電壓就成為工頻交流疊加在直流之上。

吸收電流

從物質(zhì)結構上分析，塑料電纜老化時(shí)，高分子材料的聚集態(tài)和分子本身的結構會(huì )發(fā)生變化，分子鍵發(fā)生斷裂。這必引起介質(zhì)極化機理的變化，同時(shí)也反映在極化松弛時(shí)間的變化。在XLPE電纜上施加直流電壓，可測得吸收電流Ig。和反向吸收電流隨時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn)，如下圖所示。吸收電流曲線(xiàn)一般都是指數式下降，但時(shí)間常數在不同的時(shí)間區域中可能是不同的?？捎貌煌姆椒ㄈ缒：龜祵W(xué)的模糊貼近度方法求取不同的時(shí)間常數τ、τ2、τ3。

吸收電流和反吸收電流隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)