xlpe电缆剩余寿命评估方法探析

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1、XLPE电缆剩余寿命评估方法探析　　【摘要】由于运行环境恶劣，电缆在运行过程中会受到外力作用引起绝缘老化，威胁着其使用寿命及电网供电的安全与稳定。本文先浅析XLPE电缆老化机理，着重分析了电缆剩余寿命评估的方法在实际中的应用，给出了预防电缆老化的几种措施。【关键词】绝缘老化供电可靠性XLPE电缆剩余寿命随着城市电网改革和厂矿企业对供电的需求，电缆在电力系统中得以广泛应用，它对供电可靠性和稳定性起到至关重要作用[1]。电缆在运行过程中，容易受到电、热、机械等因素作用，在电缆内部引发水树枝和电树枝效应，造成电缆绝缘老化，缩短电缆使用寿命[2]。因此，为保证供电可靠与稳定，避免因电缆绝缘老

2、化而引发的事故，亟需找到一种方法对电缆剩余寿命进行评估。1电缆老化机理电缆绝缘老化的原因是多方面的，现分析水树枝老化和电树枝老化[3-4]。1.1水树枝老化原理5早期生产技术有限，加之运行环境影响，XLPE电缆绝缘层容易受到各种缺陷及杂质影响，从而产生局部强电场，最终发展成水树枝现象。水树枝主要使电缆绝缘介质损耗增大，引起电缆绝缘老化，甚至导致供电事故发生[5]。1.2电树枝老化原理电缆绝缘层中的突起及杂质会形成局部高场强引发电树枝。电树枝的引发与生长过程具有随机性。电树枝化严重制约着电缆运行寿命与安全[6]。2XLPE电缆剩余寿命评估国内外学者在电缆绝缘老化方面做了很多工作，提出了

3、直流泄露电流法、残留电荷法等非在线方法，以及低频叠加法、介质损耗法等在线方法[7]。本文从电缆老化机理入手，阐述了直流泄露电流等方法在对电缆剩余寿命预测中的应用，给出了预防电缆老化的相关措施。2.1直流泄露电流法直流泄露电流法是在接地电压互感器的中性点叠加低压直流电源，测量电缆绝缘层的直流电流，获得电缆运行时的绝缘电阻[8]。直流泄露电流法原理图如（图1）所示。在长期经验基础上，可将XLPE电缆寿命法则表述为：（1）式中E-电缆施加电压；t-电缆寿命；N-时间指数与机理和绝缘介质有关。5实验样品为：10kVXPLE电缆，截面积为50mm2，其寿命30年，已运行10年。在其运行10年后

4、，其剩余寿命并不是使用寿命减去运行年限，受到绝缘材料与破坏机理的影响，剩余寿命大为缩短，为及时对损害的电缆进行更换，提供了重要的理论依据。2.2介质损耗角正切法XLPE电缆绝缘介质的高低水平很大程度上受到水树枝的生长影响。因此，tanδ能很好的体现电缆绝缘水平的高低。介质损耗角正切法测量原理如（图2）所示。实验样品：10kVXPLE电缆，截面积为50mm2，其寿命30年，已运行10年。考虑电源与水温因素，进行试验。XLPE电缆损耗因素取决于电树枝的平均生长态势，因此，10kV电缆寿命方程为：（2）式中，L-电缆预测寿命；T0-电缆运行时间；tanδ1-故障临界时刻损耗因素值；tanδ

5、2—电缆正常运行损耗因素值；tanδt—电缆运行时测量损耗因素值。依据式（2）可计算出10kVXLPE电缆使用寿命，减去电缆已经运行的时间，可得出当前电缆剩余寿命。3电老化预防预防电缆绝缘老化，要从电缆结构、材料选择、制造及敷设与检验等方面入手。5在结构措施方面，可采用良好的防水结构，同时添加由橡胶等组成的护层；在材料选择和制造工艺方面，可采用均质导电混合物与高纯度聚合物结合，采用三层挤压和干燥式交联等；在老化特性检验方面，可采用长期试验法、现场对绝缘加压法以及局部放电试验等方法。4结语本文在分析电缆老化机理的基础上，提出了直流泄流电流法、击穿电压法、介质损耗角正切法，对XLPE电缆

6、剩余寿命进行评估，得出以下结论：1）采用以上讨论的方法，可在实际过程中对电缆剩余寿命进行评估。2）利用直流泄露电流法、介质损耗角正切法对XLPE电缆进行测试，为定量分析电缆剩余寿命提供一个新的思路。3）从电缆物理及化学构成、生产流程及使用方法等方面，分析了XLPE电缆老化的预防措施。参考文献：[1]刘毅敏，高广峰.电网电容电流的最小二乘辨识算法[J].电力系统保护与控制，2010，38（8）：49-50.[2]喻岩珑，李晟，等.XLPE电缆绝缘老化与剩余寿命评估的试验方法[J].电网与清洁能源，，2011，27（4）：26-27.[3]杜伯学，马宗乐，等.采用温差法的10kV交联聚乙

7、烯电缆水树老化评估[J].高电压技术，2001，37（1）：143-44.[4]王洪新，程树康，等.XLPE老化过程中的交流绝缘参数特性[J].高电压技术，2005，31（3）：33-34.5[5]孙晓斐.矿用高压电缆绝缘特性评估方法的研究[D].太原：太原理工大学，2010.[6]李盛涛，郑晓泉.聚合物电树枝[M].北京：机械工业出版社，2006.[7]徐红义，黄斌，郭和清.XLPE高压电缆在线监测方法综述与设计[J].湖北电力，2009，33（6）：3