近年來隨著塑料電力電纜廣泛應用，電力系統(tǒng)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愈引起人們的關注。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枝，用極化松弛時間常數來判斷老化等，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。由于直流高場強對XLPE是有害的，因此，測量時施加的直流電壓不能太高(見各電壓等級的產品標準)。

根據泄漏電流來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強有統(tǒng)計規(guī)律關系，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，用這兩個參數來診斷絕緣還是很有實用意義的。

（1）絕緣電阻與擊穿電壓的關系（2）泄漏電流和擊穿電壓的關系

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(tǒng)計規(guī)律，從下圖可以看出：tanδ增大，擊穿電壓趨于下降。這也說明tanδ做為絕緣診斷的參數之一是必要的。

tanδ與擊穿電壓的關系

耐壓試驗

由于長電纜的電容量很大，用工頻交流做耐壓試驗，需要大容量高壓試驗變壓器，在現場做試驗是不現實的。過去都是用直流高壓來替代交流，近年來發(fā)現直流高場強對XLPE絕緣會帶來嚴重損害，現已基本不用。人們正在試用某種超低頻高壓，如0.1Hz來做耐壓試驗，但它與工頻高壓的等效性，還有待進一步研究和積累經驗。

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(出廠時要求小于10pC)，同時長電纜的電容量大，測量局部放電的靈敏度又低，再加上現場干擾大，在現場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標準規(guī)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,都應做為異常處理。

直流分量

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

擊穿電場強度與水樹枝長度的關系

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，而且便于在線檢測。下圖是現場測量直流分量的線路圖。電纜外屏不接地，電容器C將交流分量旁路。S₁閉，S₂開，讓直流分量通過R，于是可采集到直流電壓，再經低頻濾波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，將S1打開，閉合S2、S3，測量聽過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

從物質結構上分析，塑料電纜老化時，高分子材料的聚集態(tài)和分子本身的結構會發(fā)生變化，分子鍵發(fā)生斷裂。這必引起介質極化機理的變化，同時也反映在極化松弛時間的變化。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間的關系曲線，如下圖所示。吸收電流曲線一般都是指數式下降，但時間常數在不同的時間區(qū)域中可能是不同的。可用不同的方法如模糊數學的模糊貼近度方法求取不同的時間常數τ、τ2、τ3。

吸收電流和反吸收電流隨時間的變化曲線