低压电缆绝缘状态检测方法及寿命评估
如前文所述，绝缘介质存在一定的值，于是电流在介质中运动时会产生焦耳热现象电能转化为热量散发。
2)极化损耗
电场对介质中运动的电荷做功，产生绝缘介质因松弛极化而引起的热损耗，这就是极化损耗。随着交变电场频率的增加，电荷往复运动更加频繁，极化损耗也越大。
3)游离损耗
游离损耗是绝缘介质内部由于气泡、油隙、凸起电极等电场集中处电场强度高于某一数值时产生游离放电引起的。游离损耗只有当电压超过一定数值时才会发生，并且随着电压的升高而急剧增加。
经过上述分析，绝缘介质在直流电场作用下，由于介质没有周期性的极化过程，介质中的损耗仅由电导引起。在交流电压下，除电导损耗外，还存在由于周期性的极化而引起的能量损耗。为表征某种绝缘材料或结构的介质损耗，使用介质损耗功率P表示绝缘介质的品质好坏是不方便的，因为P值与试验电压、介质尺寸等因素有关，不同设备间难以进行比较，而是用绝缘介质中流过的电流的有功分量和无功分量的比值来表示，即tans。它的好处是只与绝缘材料的性质有关，而与它的结构、形状、几何尺寸等无关，这样便于不同设备之间进行比较。
3.4 介质损耗的测量与分析
目前测试介质损耗的仪器有很多，可以用工DA20O来对电缆进行测量研究，IDAZOO采用频率响应原理，测试介质损耗、电容等绝缘参数。频率范围从0.0001Hz-1KHz。根据介质损耗、电容值的频谱响应，从而诊断判定各种绝缘介质的老化程度，区分影响绝缘的因素。如水分、温度、氧化等。适用于对变压器、套管、电缆(交链聚乙烯电缆XLPE及油浸纸电缆)、CTPT互感器、发电机、电动机及断路器的绝缘测试。
图3.1 IDA200的测试原理图
此仪器测量介损的同时，也能得到试品的电容量。如果多个电容屏中的一个
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或几个发生短路、断路，电容量就有明显的变化，因此被测电缆的电容量能反映出电缆绝缘材料的性能变化。测量时仪器对试品施加相同幅值不同频率的交流电压，自动计算被测试品的有功功率和无功功率，最后给出不同频率下被测试品的介质损耗角正切值。
1.实验室内测试流程
除产品标准中另有规定者外，试样有效长度应不小于3m，试样两端绝缘外的覆盖物应小心地剥除，注意不得损伤绝缘表面。试样应在试验环境中放置足够长的时间，使试样温度与试验温度平衡，并保持稳定。浸入水中试验时，试样两个端头露出水面的长度不小于250mm，绝缘部分露出的长度应不小于150mm。在空气中试验时，试样端部绝缘部分露出护套的长度应不小于10011>m。露出的绝缘表面应保持干燥和洁净。
金属护套电缆、屏蔽型电缆或恺装电缆试样，单芯者，应测量整个电缆的介质损耗(从0. 01Hz到);多芯者，应分别就电缆每个线芯对其余线芯与绝缘层的介质损耗进行测量。
非金属护套电缆，非屏蔽电缆或无恺装的电缆试样，应浸入水中，单芯者测量整个电缆的介质损耗(从0. 01Hz到);多芯者，应分别就电缆每个线芯对其余线芯与绝缘层的介质损耗进行测量。
3.5 热老化性能概述
电线电缆产品在正常使用条件下，性能缓慢地变坏直至丧失其工作性能得过程称为“老化”。
对于电气装备用电线电缆所采用得橡皮、塑料等高分子材料，促使老化得因素有:氧气得存在;在受热条件下工作;受日光辐射;臭氧的作用;以及低温下弯曲移动、磨耗;材料的裂解或聚合。材料组分的迁移和挥发;受油或溶剂的侵蚀等等。在这些因素中热与氧是材料老化的主要因素，热氧老化将普遍发生于各种使用环境中，尤其是在大气中，因此研究和考核产品的热氧老化是极为重要的。
橡皮、塑料等高分子材料能够吸收外界的氧气，并在本体内扩散，氧原子可以与橡胶、树脂起化学反应(氧化)而引起交联以至使材料丧失优良的弹性、柔软性并使机械性能逐步变坏，最后也引起电气性能的丧失。橡塑材料中的部分配合剂(如增塑剂)被氧化，氧化生成物有的可挥发，有的有可促进老化过程，产品在热状态下工作，因为温度愈高，材料的分子热运动将大大增加，同时由于热的作用，材料的裂解，组分的迁移或挥发也必然加剧，这些现象统称为“热老化”。
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因此产品所采用的橡塑材料的热老化与材料的品质、配方工艺有很大的关系、如橡皮的热老化除了与橡胶品种有关外，还取决于防老体系和硫化体系。加入防老剂能够使氧化生成的中间产物钝化而延迟氧化，但防老剂本身在一定温度下也会挥发、消耗以致失去作用。聚氯乙稀塑料的热老化性能主要与稳定体系有关。
3.6 热老化实验及数据分析
热老化试验主要采用烘箱法。
热寿命评定试验的目的就是要通过一系列的试验研究得出产品的寿命与使用温度之间的关系曲线(称为寿命曲线)，这样就可以得出在各个使用温度下相应的工作寿命，从而根据使用的要求合理的选择产品的工作温度。使产品在可靠而又经济的条件下工作。因此热寿命评定试验可以确定产品的耐温等级。
1)试验温度
在一定温度范围内，材料吸收氧气并在内部扩散，以每部分较均匀地缓慢氧化，温度增加，氧化速度上升，因此提高试验温度可缩短试验周期。但试验温度高过某一临界温度时，吸氧与扩散的过程就会不平衡，以造成试品表面加速强力老化，生成一种硬膜，阻止氧往里渗入，使老化不均匀，影响试验的效果。试验温度应选择低于这个临界温度。
临界温度与材料品种有关，与试样厚度也有明显关系。试样厚，临界温度低，临界温度应通过大量的试验决定。
2)试验时间
长期的试验表明，96h的热老化试验已能反映出材料机械性能的明显变化，也反映了橡皮护套中游离硫对绝缘橡皮迁移的影响，因此一般选96h。对于耐热橡皮等特殊材料则适当延长。
3)指标的选择
大多数材料采用抗拉强度和伸长率的变化作为指标。加速热老化试验的指标须根据长期积累的经验，结合自然老化的结果和相应的试验温度、实验时间综合考虑予以选定。
4)试验中要求自然通风以保证氧的浓度。试样间保持一定距离。产品的绝缘老化时应带导体进行，以保证导体对材料老化的影响因素和绝缘内表面空气流通的程度与实际相接近。
5)所有试样机械性能测试温度为23℃士5℃ 烘箱法加速热老化试验装置
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1)试验装置
a)热老化烘箱:要求自动控制箱内温度(士2℃)，箱内全部空气更换次数每小时8}-20次，不采用旋转式风扇或鼓风机。
b)250kg (2.45kN)拉力试验机，夹具空载时移动速度为250mm/min士50mm/min。
2)试样准备
a)从成圈或成盘产品中切取试样，橡皮或塑料绝缘的产品至少切取10个试样，带有塑料或橡皮护套的产品再切取10个护套试样，分别进行绝缘和护套的试验。每个试样长度为100mmo
b)剥去外面的有关结构部分，试样应不偏心、无气孔、砂眼、杂质，且无机械损伤。
c)根据表4. 6规定制备样品。如因试样太小不能采用标距为20mm哑铃试片时，则采用较小的10mm哑铃试片。
d)试样标距为20或lOmm，试片有效部分应磨平。 3)试验过程
a)取一组未老化的试样，在23℃士5℃的温度下进行拉力试验，并计算得出每一试样的抗拉强度(MPa)和伸长率(%)。然后求出试验结果的中间值作为老化前的数据。
b)将准备进行老化试验的试样，放在热老化试验的烘箱中，按产品规定的温度与时间进行加速热老化。试样自由悬挂在烘箱内，令不得转动。试样间的距离应为15~20mm，其与烘箱之间的距离应不小于50mm。不同硫化体系和有相互影响的试样不应放在同一烘箱内。
c)按规定时间热老化后，取出试样，在23℃士5℃下至少放置3h，但不能超过96h,进行试样的拉力试验。同样以试验结果的中间值得出热老化后的抗拉强度和伸长率(截面按老化前已测好的尺寸计算)，并可求出老化系数K1, K2。
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4 结 论
本文是结合低压电缆电性能参数测试和机械性能参数测试，首先积累数据，给出正在使用中低压电缆运行状态的评估结果;然后进行数据分析，获取电缆的寿命曲线和寿命方程，由定性至定量地给出当前主干电缆绝缘状态及工作寿命，并对运行条件、绝缘状态监测方法进行研究。主要研究了以下几方面内容:
(1)在阅读和分析大量文献资料后，对现有低压电缆状态检测技术进行了归纳和比较。分析了电力电缆各种故障的成因，依据电缆组成材料、测量方法和结构特性等不同对电缆故障进行了分类。并选出合适的研究方法和仪器来对电缆进行系统的研究。
(2)针对当前的研究手段对低压电缆进行绝缘电阻、泄露电流、介质损耗和其他一些辅助研究方法对电缆进行电参数和机械参数的测量并进行研究。
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参考文献
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