電力電纜作為一種重要的電氣設備,經常用作發電廠、變電所以及工礦企業的動力引入(或引出)線,當線路在過江、過近海、過鐵路處,也常采用電力電纜。在電力系統中常將電力電纜按絕緣材料分為:油紙絕緣電纜、橡塑絕緣電纜、充油電纜、充氣電纜等;橡塑絕緣電纜又由聚氯乙烯絕緣、交聯聚乙烯絕緣與乙丙橡皮絕緣電力電纜組成。其中油紙絕緣電纜已經逐步退出運行,橡塑絕緣電纜使用量逐年增加,特別是交聯聚乙烯絕緣電纜近年來已經成為中高壓輸電系統中的主要品種。
交聯聚乙烯(XLPE)電纜由于其容易敷設、耐高溫、運行維護簡便等特點,被廣泛地應用于配電網中,逐步取代架空線路和油紙絕緣電纜。而由XLPE電纜及電纜接頭絕緣損壞等問題引起的電力故障事故也不斷增加,給電力系統和用戶造成一定的經濟損失。
XPLE電纜大多以直埋、排管、隧道等形式鋪設在地下,無法采用巡視等常規方法判斷電纜工作狀態正常與否。如何快速有效地通過各種檢測手段判斷電纜絕緣的劣化狀態有著重要的現實意義。
長期以來,一直按照DL/T596-2006《電氣設備預防性試驗規程》的規定,定期對電氣設備進行預防性試驗,以保證設備在電力系統中安全可靠的運行,最大限度防止安全事故的發生。
現行的預防性試驗方法已在電力部門形成規范和制度,對電氣設備的安全運行起著重要地指導作用。但是隨著我國電網規模迅速發展,在線電網設備數量急劇增加,通常的定期檢修工作量劇增,檢修人員緊缺問題口益突出。另外,近年來電氣設備制造水平大幅提升,少維護、集成式設備得到廣泛采用。因此傳統的定期維修顯現出很多不足之處,主要表現在:
(1)需停電進行電氣試驗。
(2)停電后設備狀態(如電壓、溫度等)與運行中不符,影響判斷準確度。
(3)由于是周期性定期檢查,而不是連續的隨時監測,絕緣仍可能在試驗間隔期內發生故障。
(4)由于是定期檢查和維修,設備狀態即使良好時,按計劃也需進行試驗和維修,造成人力物力浪費,甚至可能因拆卸組裝過多而造成損壞,即造成所謂過度維修。
因此,目前正在發展以在線檢測和故障診斷為基礎的狀態檢修。基本原理如下:絕緣的劣化、缺陷的發展雖然具有統計性,發展的速度有快有慢,但大多具有一定發展期。在這期間,會有各種前期征兆,其表現為電氣、物理、化學等特性有少量漸進的變化。隨著電子、計算機、光電、信號處理和各種傳感器技術的發展,可以對電氣設備進行在線狀態監測,及時取得各種即使是很微弱的信息,對這些信息進行處理和綜合分析后,根據其數值的大小和變化趨勢,可對絕緣的可靠性隨時作出判斷并對絕緣的剩余壽命作出預測,從而能及時發現潛伏的故障,必要時可提供預警或規定的操作。在線檢測與故障診斷技術的特點是可以對電氣設備,例如電纜,在運行狀態下進行連續的監測與判斷,因此可以避免預防性試驗的缺點。