低压电缆绝缘状态检测方法及寿命评估
另一方面，直流耐压试验的电压取值很高，试验时间较长，直流电场促使介质中的水树枝向电树枝转变，周期性的直流耐压试验无疑是导致电缆绝缘早期劣化，相对缩短电缆安全运行寿命。据统计:在1962-1999年间，直流耐压试验合格后投入运行的电缆在短期内发生故障的次数约占电缆运行故障总次数的。这一事实再次说明了直流耐压试验不仅不能够及时发现电缆运行缺陷，反而使电力电缆的绝缘损伤较大，缩短电缆运行寿命。到目前为止，许多国家包括中国在内，已不再采用直流耐压试验作为交联聚乙烯绝缘电力电缆的预防性试验手段。2 LRI?1/1????R??2???????s??R? ???S? ?其中，μR，μS分别为抗力和载荷效应的均值。
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(1.1) 低压电缆绝缘状态检测方法及寿命评估
3 电缆绝缘状态的检测与寿命分析
3.1 绝缘电阻的测量意义
电气设备的绝缘电阻，是反映绝缘体在一定直流电压作用下，通过它的稳定传导电流的大小。在某一电压下，电流越小，绝缘电阻就越大;电流越大，绝缘电阻就越小，表明了绝缘体在直流电压作用下的特性。
对于良好洁净的绝缘体，无论绝缘体内或是表面的离子数都很少，电导电流很小，绝缘电阻值很大。如果绝缘存在贯通的集中性缺陷，例如开裂、脏污，特别是受潮以后，绝缘体的导电离子数要急剧增加，电导电流明显上升，绝缘电阻大大下降。实践证明，绝缘电阻大小常能灵敏地反映绝缘情况，有效地发现设备普遍受潮、局部严重受潮和贯穿性缺陷。因此，测定绝缘电阻也是研究绝缘材料的品质和特性，研究绝缘结构，以及产品在各种运行条件下的使用性能等方面的重要手段。对于己经投入运行的电缆，绝缘电阻是判断电缆品质变化的重要依据。
3.2 绝缘电阻测量方法与分析
测量绝缘电阻的方法较多:有通过试验变压器来操作的，这种方法电压较高，设备价格也贵，接线复杂;也有用兆欧表来操作的，这种方法价格便宜，接线简单，使用方便，容易操作。目前现场普遍是用兆欧表来进行测量的。由于把兆欧表的测量作为对设备的一种前期测试，是对设备绝缘情况的一种初步的检查，再结合一些其他的试验，就可以对电气设备进行综合的判断，所以使用兆欧表测量绝缘电阻是非常重要的，缺之不可。本实验用兆欧表的方式来对电缆进行测量，仪器采用数字式绝缘测试器和数字高阻计。
(1)数字兆欧表与传统摇表的比较
绝缘电阻是我国计量法规定的电气安全检测项目中的强检项目。兆欧表是测量绝缘电阻的专用仪表，所以应用非常广泛。传统的兆欧表主要是指手摇指针式兆欧表。它的主要不足之处有以下几点:
1.测量时必须用手摇动发电机并保证有120转/分的速度才能维持正常的输出电压。
2.同一台摇表的电压等级少，量程范围小。
3.由表针指示读数，刻度为非线形，测量误差和读数误差都较大。 4因为无法输出比较稳定的电压，所以在钡(量试品的吸收比和极化系数时会存在较大误差，并且操作复杂。
5.指针式摇表在关机时反向冲击电流大，不小心会损坏指针。
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6.需要人工抄表，没有数据保存功能，不符合试验数据信息化的要求。 7.体积重量大，不便携带，给使用带来不便。
现在市场上还出现了一种利用电机取代手摇的摇表，其输出电压较手摇式的摇表准确，但是仍然摆脱不了机械式仪表固有的缺点。数字兆欧表的出现克服了传统摇表的种种缺陷，使得停电时绝缘电阻测量的测量精度、自动化程度和信息化程度等都有了一个很大的进步。
数字式兆欧表较传统摇表的优越性主要表现为以下几点:
1.依靠仪表自身具有的直流电源可以产生精确的直流高压，而且针对不同的被检测对象可以方便选择不同的电压等级。
2.量程范围大，可以根据实际测量数值进行自动实现量程切换。
3.采用高精度AD，使得测量精度较传统摇表有数量级上的提高，而且采用液晶显示屏直接显示读数，避免了指针式仪表的读数误差。
4.可以方便、准确的测量试品的吸收比和极化系数。
5.有完备的历史数据记录保存的功能，便于历史数据的回溯。同时还具有同微机的接口，可以进行数据上传以及仪器参数的下载。
6.体积小、重量轻，便于携带，提高了测量的效率。
当然，取得数字式兆欧表的这些优越性是要付出某些代价的。比如，它需要额外的电源、制造成本较传统摇表要高、存放的环境要求较高等。综合考虑测量的准确性和实用性，本实验采用数字兆欧表来对电缆进行测量。
(2)绝缘电阻测量的方法
数绝缘测试器的测量方法大致相同，现以KEW 3023(数字式绝缘测试器)为例把测试方法简述如下:
1.测量前的准备
①测量前必须切断被测量各设备的电源，并接地短路放电决不允许用兆欧表测量带电设备的绝缘电阻。以防发生人身和设备事故。
②有可能感出高电压的设备，在可能性没有消除，不可进行测量。 ③被测物的表面应擦干净。测定电力设备的绝缘电阻。目的是在于了解电气设备内部绝缘性能，而要避免表面绝缘随各种外界的影响。
2.兆欧表的摆放位置
①表应放在平稳位置上，以免发生度数偏差。 ②放置点注意远离大电流的导体和有外磁场的场合。
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③测量前应对本身检查一次，即开路时是否是oo，短路是否是为零(“线路”,“接地”短接)。
3.3 介质损耗测量的意义
绝缘介质损耗是作为绝缘材料的电介质在较高电压电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗。也叫介质损失。介质损耗角正切(tanδ)值表示。Tanδ值能够较全面的反映在交流电场中绝缘的品质，例如:绝缘材料的分子结构与组成;绝缘中含气、受潮，或微粒杂质存在的程度;工艺处理的完善程度(干燥是否充分，浸渍是否均匀和充分);结构设计是否合理(如外屏蔽层与绝缘接触是否良好，导线表面有否均匀电场的屏蔽层)，以及运行中的产品绝缘是否老化等。因此tanδ的测试对控制用于交流系统的电力电缆是十分重要的。
绝缘介质在电场作用下，除了会出现电老化、水树枝、击穿等老化现象外，还呈现出极化、电导、损耗等其它重要特性。
1极化
任何不同的绝缘材料，都可以认为是置于电极之间的电介质，并呈现电介质的特性，极化现象就是其一。极化是指置于电场中的电介质，沿着电场方向产生偶极矩、在电介质表面产生束缚电荷的现象。根据形成极化机理的不同，介质极化可以分为以下四种:
1)电子和离子的位移极化
分子中的电子在电场的作用下，电子轨道发生弹性位移，从而使得原本呈电中性的分子变成呈现正负极的偶极子。由离子组成的分子结构也会出现类似的情况，正负离子在电场作用下偏离原来的位置，形成偶极子。
位移极化程度随电场强度增大而增大，而且形成的速度极快，外电场一旦消失，极化随即也消失。这种极化过程中没有能量损耗，故称为无损极化或弹性极化。
2)热离子位移极化
介质中少量与周围分子联系较弱的带电离子(一般为杂质)在外电场的作用下，其热运动趋向于顺电场方向在有限范围内位移，造成这些离子在介质中分布不均，形成偶极化。
这种极化受到分子热运动的限制，温度越高，热运动越活跃，极化越困难。因此，这种极化建立速度较缓慢，电场消失后，复原也较缓慢。
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3)偶极子极化
在介质中存在一种特殊的分子，即使没有电场的作用，它本身也呈现为一个偶极子。没有外电场时，它们随着热运动随机排列，因此整体对外不显电极性。但在电场作用下，偶极子会随着电场力发生偏转，如图4. 1所示。这种极化在偶极子转向时需要克服分子间的吸引力，因而要消耗能量。
4)夹层极化
绝缘介质中的自由离子和电子在外电场的作用下沿着电场方向迁移，改变分布状况，在迁移过程中被介质中的电极或缺陷捕获，不能及时放电或复合，于是在某一空间产生宏观感应电偶极矩，形成空间电荷极化。
当绝缘介质由多层不同材料组成时，这些带电粒子将停留在组合材料的交界面上，最终形成各层上的电荷积累。这种电荷移动和积聚，称为夹层极化过程。这种极化属于松弛极化，需要消耗能量，而且建立和复原的时间最长，达数秒，甚至数日之久。
在施加低频交变电场时，松弛极化和弹性极化都会发生。而施加高频电场时，由于空间电荷来不及移动，将不存在松弛极化。松弛极化需要消耗能量，弹性极化不消耗能量。松弛极化受到分子热运动限制，因此极化强度与温度成反比。此外，水分有增塑作用，介质受潮后，松弛极化时间缩短，同样时间长度内建立的极化强度将增大。
2电导
对于理想绝缘介质而言，不含任何自由的带电粒子，电导率。等于0，介质是不导电的。但是实际上，a总会呈现一个很小的值，就是说，介质中有少量自由的带电粒子存在。带电粒子在电场的作用下会定向运动，形成微弱的电流，这就是平时所说绝缘漏电流。介质中的载流子一般是自由离子，它们来源于介质本身，也有的来自外部杂质。外部温度越高，分子热运动就越剧烈，对自由离子的约束也越小，形成的电导电流越大，这一点和金属的导电特性是完全相反的。此外，介质在外加高压电场的作用下，会形成一定程度的电离，使得载流子数目增多，。下降。当然，介质受潮后6也会下降。
3损耗
绝缘介质在电场的作用下会产生电能的损耗，这些损耗主要来自以下三个方面：
1)电导损耗
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