电力电缆绝缘在线监测方法分析
发表时间：
2019-12-23T11:43:50.253Z 来源：《电力设备》2019年第17期 作者： 杨变玲
[导读] 摘要：现阶段，我国对电能的需求不断增加，电力电缆的稳定运行成为供电可靠性和供电质量的重要保障，因此，电力电缆绝缘在
线监测势在必行。

（国网山西省电力公司太原供电公司 山西省太原市 030012）

摘要：现阶段，我国对电能的需求不断增加，电力电缆的稳定运行成为供电可靠性和供电质量的重要保障，因此，电力电缆绝缘在线
监测势在必行。现对绝缘在线监测方法的原理进行了梳理，总结了各种监测方法的优缺点，并分析了绝缘在线监测技术存在的问题及发展
方向。

关键词：电力电缆；绝缘在线监测；寿命评估

引言

高压电力电缆在运行中，需要保证护层电流的稳定运行状态，以此维护其整体电力运行的合理性条件，实现电力电网系统的综合化管
理。作为实时性的技术手段，在线监测技术的应用，可以有效地保证高压电力电缆护层电流的控制与管理，并在具体技术条件下，形成不
可替代的优势作用，展示自身应用价值。
1
电缆综合在线监测必要性

在执行在线管理的过程中，可以有效地减少漏电事故的发生概率，并在完成信息化、科学化管理的同时，提高了高压电力系统运行的
安全稳定状态，为提高供电效率与质量，提供基础性技术条件。而从服务角度出发，此项技术的应用与拓展，可为用户带来更好的供电体
验，在降低安全事故的基础上，也大大地减少了对于电力工业与社会工业造成的经济损害。具体优势上，这种在线监测技术的必要性，主
要体现在金属护套环流、接地线老化、状态警报这三个方面。①在金属护套环流的在线监测中，通过连续性的网络监测技术，对金属护套
的接地电流运行状态进行比较分析。可以有效地判断护套结构的绝缘状态，并在不改变线路连接方式的同时，完成监测工作；②接地线的
老化状态，也是技术监测的重要内容。尤其在预防老化所引起的环流突变时，务必要通过网络的实时化优势，在第一时间将故障位置的精
确信息，汇报到值班人员手中，以此保证电缆运维管理人员的现场管理状态；③形成状态警报系统，是体现监测技术直观性特征的重要组
成条件。在此项技术条件下，可以将监测历史数据进行汇总，并整理出规范性的数据参数区间。如果出现数值超出阈值的状态，可以在智
能化系统中，于第一时间作出反应，并将智能监测数据汇报到监测平台的部署后台中，使工作人员可以在技术软件中，利用
WEB端完成警
报信息查阅。
2
电力电缆绝缘在线监测方法的原理分析
2.1
直流法

（1）直流分量法。该方法原理是测量电缆接地线中泄漏电流的直流分量，将测量装置和电缆接地线相连。在工频电压下，同时存在较
大的工频电流和微量的直流泄漏电流成分，所以需要通过滤波器滤去工频及干扰信号，只留下直流分量，再通过放大器进行放大，经模数
转换后，由计算机处理分析。优点：无需额外的电源，测量装置轻量化；测量时只连接电缆接地线，不接触电缆线芯带电部分，保障了工
作人员的人身安全。缺点：该方法存在很大的局限性。这是因为电缆屏蔽层与大地之间会形成分布性电容，产生大量的杂散电流，并且受
电缆端部污秽程度的影响，加之被测电流的量级十分微小（纳安级），容易对测量信号形成干扰，导致测量精度不高。（
2）直流叠加法。
此方法是将在低电压直流电源装置（通常取
50V）与接地电压互感器中性点串联，利用并联电容和电感线圈滤去交流分量，之后采用灵敏系
数高的设备来测量电缆中的直流分量，计算电缆的绝缘电阻并判断绝缘的劣化程度。优点：该方法将正向和反向直流电动势叠加在电缆绝
缘中，对产生的直流电流的差值进行数据分析处理。因此能够有效消除单向杂散干扰电流对监测数据的影响，本方法抗干扰能力较强；在
高压系统中，电缆直流分量太小，不易被检测到，所以该方法只适用于监测中低压电缆绝缘系统。缺点：电缆绝缘电阻与绝缘剩余寿命之
间没有直接联系，并且具有很大的分散性，无法准确评估电缆绝缘的剩余寿命；不适用于高压电缆线路监测。
2.2
超低频测试方法

直流耐压法对热机理引起的缺陷非常有效，能够探测出表面污秽及表面漏电引起的电缆损坏。但是长时间施加直流电压，特别是在潮
湿环境中，会引起电缆中空间电荷的积累，电缆重返工频的工作状态时，会发生击穿。因此直流耐压测试法被认为会造成电缆的损伤。另
一方面，交流耐压法通过电压极性的转换，在测试电缆过程中，可完全避免空间电荷的积累。但是施加工频的交流电压，需要考虑电源在
电缆发生击穿后所需的储备容量，故采用该测试方法的装置比较庞大复杂，难以运输和安装。所以业界一直思考一种融入上述两者长处的
测试法
2.3
接地电流

为了更好地保证技术管理状态，需要在技术监控过程中，作出针对性防控，以此保证接地电流监测法的执行效果。金属护层与线芯结
构，在单芯片电缆中，容易出现感电电压。可以采用接地电流的接地监测法，凭借接地电流完成护层结构的故障分析。同样在感电电压的
影响与作用下，单芯电缆的金属护层中，会产生环流电流状态。在进行接地电流监测的过程中，恰巧可以利用这一环流状态的特征状态，
通过测取环流电流数值，分析护层回路中表现出的故障问题，保证技术监管的执行效果。
2.4
谐波分量法

该方法的原理是当XLPE电缆存在树枝缺陷时，在运行电压下，损耗电流中会产生谐波分量，可用来判断电缆绝缘劣化情况。长期的研
究数据显示，损耗电流的畸变会随着电缆劣化程度的增加而严重，谐波分量也会逐渐变大，谐波分量包含电缆树枝缺陷绝缘水平的数据。
优点：检测灵敏度只跟缺陷电缆长度有关，完好部分不会对监测结果造成影响，不易受外界信号的干扰。缺点：电网中的谐波分量是制约
该技术应用于在线监测的关键因素。
2.5
局部放电

技术条件上，将放电信号在绝缘介质内的频率变化参数作为基础，完成高压电力电缆护层电流的异常状态监测。操作方法上，首先要
在电缆的绝缘体结构上设置一个独立的微孔，然后利用这一微孔结构实现信号放电操作。在这一技术条件下，通过对放电信号的波动状态
分析，结合绝缘体故障计算特征值的操作中，保证故障分析的精确度，实现局部放电的技术管理。注意，在此项技术中，如果高频信号的
频率状态超过
300kHz，则无法实现有效的信号频率测量工作。
3
问题及发展方向

（1）提高设备测量精度。由于被测信号的量级十分微小，监测设备的精度会对测量结果的准确度造成影响。（2）抑制干扰。干扰信
号影响着测量结果的准确率，硬件滤波和先进的软件去噪算法是信号抗干扰的重要手段，也是我们的主要研究方向。（
3）联合监测。单一
监测方法都具有局限性，实现多种方法联合监测可有效提高测量结果准确性和可靠性。（
4）建立评估标准。现阶段，我国在电缆绝缘在线
监测领域缺乏足够的现场监测数据样本及运行经验，有待建立关于绝缘在线监测的统一标准。（
5）电缆结构的改进。可以在现有电缆结构
基础上，在电缆内部增加能够实现在线监测功能的模块，并预留接口。当需要进行监测时，只需将监测装置与预留接口相连，以简化操
作，而且这种设计特别适用于地下敷设的长距离电缆。

结语

综上，通过GPRS技术形成的在线监测，可以对高压电力电缆的护层电流进行全方位的保护，并保证其运行的稳定状态，实现技术化管
理目标。而在多种类型的监测内容中，网络化的数据监测形式，都可以表现出较强的适应性，通过整体技术体系的建设，为电力系统的管
理状态升级，提供基础性动力。

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