XLPE电缆绝缘监测：交流叠加法的理论与应用

“XLPE电缆绝缘在线监测交流叠加法的理论研究，王俊士，侯坤，李国欣。本文探讨了XLPE电力电缆绝缘监测的重要性和交流电压叠加法的原理与应用，特别是针对水树枝老化引起的绝缘问题。交流叠加法通过在电缆主绝缘上叠加101Hz信号，测量1Hz的劣化电流以评估电缆绝缘性能，具有抗干扰能力强、灵敏度高等优点。” XLPE（Cross-linked Polyethylene，交联聚乙烯）电力电缆因其优异的电气性能和机械强度，在高压电网中广泛应用。然而，水树枝老化是导致XLPE电缆绝缘性能下降的主要原因，因此，对电缆绝缘状态的在线监测至关重要。交流电压叠加法是一种有效的监测手段，它能有效识别由于水树枝老化导致的电缆绝缘问题。 交流叠加法的基本原理是在电缆主绝缘上施加一个101Hz的交流信号，同时监测1Hz的劣化电流。这种方法可以避免直流成分法和低频叠加法中遇到的微弱电流测量干扰，如现场强工频电磁场、杂散电流以及屏蔽层接地化学电势等。由于101Hz信号与工频（50Hz或60Hz）相差一个奇数倍，能够减少工频噪声的影响，提高检测的准确性。 在实施交流叠加法时，会在电网的PT（Potential Transformer，电压互感器）二次侧开口三角端注入交流电压，然后通过电力系统传递到电缆的XLPE绝缘上。取样电路通过电缆引出线接地，形成测量回路，通过测量回路中的交流损失电流来评估电缆绝缘的状况。瞬时交流电导纳G(t)可以通过电压u(t)和电流i(t)的关系计算，其中u(t)是系统电压的瞬时值，i(t)是由于树枝劣化产生的交流损耗电流。 此方法适用于不同电压等级的电缆线路，且能在线或带电状态下进行测量，这使得交流叠加法在实际操作中具有很大的灵活性和实用性。通过专门设计的测量仪器，可以准确捕捉1Hz的独特信号，进一步提升监测效果。这种方法对于预防和早期发现电缆绝缘问题，确保电力系统的安全稳定运行具有重要意义。