冀北電力檢修分公司 陳習(xí)文 張金祥 胡尊張 麻震爍 金海望

0 引言

直埋橡塑電纜的外護套，特別是聚氯乙烯外護套，受地下水的長期浸泡吸水后，或者受到外力破壞而未完全破損時，其絕緣電阻均有可能下降至規(guī)定值以下，因此不能僅根據(jù)絕緣電阻值降低來判斷外護套破損進(jìn)水。為此，提出了根據(jù)不同金屬在電解質(zhì)中形成原電池的原理進(jìn)行判斷的方法[1]。

1 原電池形成的原理

橡塑電纜由內(nèi)到外通常由纜芯（一般為銅）、銅屏蔽層、內(nèi)襯層（一般為聚氯乙烯PVC）、鎧甲層（一般為鍍鋅鋼）以及包在最外層的外護套組成。圖1給出了橡塑電纜內(nèi)部金屬部分的示意圖。橡塑電纜的金屬層、鎧甲層及其涂層用的材料有銅、鉛、鐵、鋅和鋁等。這些金屬的電極見表1。表1中各金屬電位指的都是對地的電位。

表1 某些金屬電極電位

圖1 橡塑電纜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

當(dāng)橡塑電纜的外護套破損并進(jìn)水后，由于地下水是電解質(zhì)，在鎧甲層得鍍鋅鋼帶上會產(chǎn)生對地-0.76V的電位，如內(nèi)襯層也破損進(jìn)水后，銅屏蔽對地產(chǎn)生0.334V的電位，因此在鍍鋅鋼帶與銅屏蔽層之間形成原電池，會產(chǎn)生0.334-（-0.76）≈1.1V的電位差，如圖2所示。

圖2 橡塑電纜原電池

2 利用萬用表判斷橡塑電纜進(jìn)水的原理分析

當(dāng)橡塑電纜內(nèi)部并未進(jìn)水受潮，則可以利用萬用表測得鎧甲層對地的絕緣電阻Rx，原理圖如圖3所示，從圖中可知，調(diào)換電源U的電極對測量結(jié)果不產(chǎn)生影響，Rx的值始終為

其中R內(nèi)為萬用表的內(nèi)阻，U1、U2分別為R內(nèi)和Rx兩端的電壓值。

圖3 萬用表測量電阻的原理

當(dāng)橡塑電纜內(nèi)部有進(jìn)水受潮，橡塑電纜內(nèi)部的金屬即會因為水的作用而形成原電池，此時利用萬用表的“正”、“負(fù)”表筆輪換測量鎧甲層對地或鎧甲層對銅屏蔽的絕緣電阻，兩者測量結(jié)果有明顯差別，其原理如圖4、5所示。其中Rx為橡塑電纜進(jìn)水后鎧甲層對地的實際絕緣電阻值，應(yīng)為一個恒值。此時萬用表測得Rx電阻用的是銅對地兩端的電壓（包括原電池的電壓），因此與實際Rx值存在正負(fù)的偏差。

圖4 原電池與萬用表的電源極性組合相減

由圖4應(yīng)有

圖5 原電池與萬用表的電源極性組合相加

由圖5應(yīng)有

其中U和R內(nèi)分別為萬用表干電池提供的電壓值和萬用表的檔位電阻，且U的值為9V左右，U附為橡塑電纜進(jìn)水形成的原電池的電壓值，小于U，R絕1和R絕2分別為“正”、“負(fù)”表筆調(diào)換后萬用表測量的鎧甲層對地絕緣電阻值。

從上式可以得到，U附與U值越接近，R絕1和R絕2兩者的差值就越大，所以可以根據(jù)上述兩次測得的絕緣電阻值相差較大時，就可以判斷外護套和內(nèi)襯層已破損進(jìn)水。

3 實例

例1 某一500kV變電站35kV2號所用變壓器由于雷雨天氣跳閘，經(jīng)檢查排除了變壓器本身的問題，當(dāng)對所變橡塑電纜進(jìn)行主絕緣進(jìn)行測量時，其值如表2所示。

表2 電纜各相主絕緣值

表中數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上次測量值，可以斷定該電纜內(nèi)部出現(xiàn)了問題。用萬用表“正”、“負(fù)”表筆調(diào)換測量鎧裝層對銅屏蔽層的絕緣電阻的值分別為5Ω和53Ω,有較大差別，初步判斷電纜已破損進(jìn)水。

立即上報上級部分進(jìn)行處理，通過將電纜挖出，查找發(fā)現(xiàn)了破損點，電纜里有進(jìn)水的跡象，通過截斷此段電纜重新連接，投入運行后，所變正常運行。

例2 某供電局220kV交聯(lián)聚乙烯電纜（型號為YJSQ023-220、截面300mm2、長度800m）進(jìn)行例行試驗時發(fā)現(xiàn)其外護套絕緣電阻1.58MΩ/Km，后對外護套用萬用表電阻檔的“正”、“負(fù)”表筆交換測量鎧裝層對地的絕緣電阻，測得的結(jié)果分別是 6kΩ和62kΩ，說明外護套損傷并受潮。

4 結(jié)論

本文詳細(xì)闡述了一種能較為方便地判斷橡塑電纜有無進(jìn)水的方法。由于電纜內(nèi)部進(jìn)水形成原電池的緣故，萬用表“正”、“負(fù)”表筆調(diào)換測量使得原電池與表內(nèi)電源極性相同或相反，相同時測得的電阻值較小，相反時測得的電阻值較大。且有當(dāng)原電池電壓值與表內(nèi)電源電壓值越接近時，兩次測量結(jié)果的差值也越大。

本文闡述的原理和方法為檢修工作中判斷橡塑電纜是否進(jìn)水提供了一種行之有效的有力幫助。

[1]華北電網(wǎng)有限公司輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程.北京:中國電力出版社,2011.

[2]李高明,陳威.電力橡塑電纜絕緣電阻和吸收比試驗.大眾用電,2011(9)：48-50.