近年来随着塑料电力电缆广泛应用，电力系统中电缆故障次数也增多了，针对塑料电力电缆的绝缘诊断愈来愈引起人们的关注。除了一般的电气性能试验之外，提出了用直流分量检测水树枝，用极化松弛时间常数来判断老化等，但定量的数据都还不成熟。本文章主要是介绍有关的方法、原理。

一般电气性能

绝缘电阻和泄漏电流

交联聚乙烯电缆(XLPE)的绝缘层电阻，一般应在2x10⁹/km以上；护套的电阻应不小于1X10⁶Ω/km。由于直流高场强对XLPE是有害的，因此，测量时施加的直流电压不能太高(见各电压等级的产品标准)。

根据泄漏电流来诊断电缆的绝缘状态是最一常用的诊断方法，其判断标准可参考下表。试验时施加的直流电压也不能太高。

对于XLPE电缆，绝缘电阻和泄漏电流与交流击穿场强有统计规律关系，如下图所示。虽然数据的分散性比较大，但可以看出随绝缘电阻下降，交流击穿电压也下降。从图中可以看到泄漏电流增大，交流击穿电压就下降。因此，用这两个参数来诊断绝缘还是很有实用意义的。

（1）绝缘电阻与击穿电压的关系（2）泄漏电流和击穿电压的关系

损耗因数tanδ

损耗因数是XLPE电缆很主要的电性能参数，可用电桥法测量。在施加交流电压1.0kV、1.9kV、3.3kV下，可参考下表中所示的极限进行推断。

tanδ的判断基准

XLPE电缆损耗因数与击穿电压之间也存在统计规律，从下图可以看出：tanδ增大，击穿电压趋于下降。这也说明tanδ做为绝缘诊断的参数之一是必要的。

tanδ与击穿电压的关系

耐压试验

由于长电缆的电容量很大，用工频交流做耐压试验，需要大容量高压试验变压器，在现场做试验是不现实的。过去都是用直流高压来替代交流，近年来发现直流高场强对XLPE绝缘会带来严重损害，现已基本不用。人们正在试用某种超低频高压，如0.1Hz来做耐压试验，但它与工频高压的等效性，还有待进一步研究和积累经验。

局部放电

XLPE电缆中的局部放电造成的危害，要比油纸电缆的严重得多。XLPE电缆允许的放电量很小(出厂时要求小于10pC)，同时长电缆的电容量大，测量局部放电的灵敏度又低，再加上现场干扰大，在现场测量电缆的局部放电是很困难的，目前只能测到比较严重的放电。对于允许的放电量尚无标准规定，一般认为放电量为上百pC，或虽只有几十pC的放电量但还在不断增长,都应做为异常处理。

直流分量

塑料电缆常见的故障是由水树枝发展而造成击穿。在有电场和水分同时存在时，塑料电缆的绝缘层会产生树枝状的放电腐蚀。树枝发展愈长，击穿电压下降得愈多，如图所示。同时，树枝增长，绝缘电阻也下降，泄漏电流和损耗因数都增大，但树枝增长对这些性能的变化只是充分条件，而不是必要条件。近年来研究水树枝发展的机理，发现它的存在有整流作用，即在交流电场下会有直流电流通过绝缘层。于是可以在电缆的接地线上采集此直流分量。水树枝发展愈严重，I₀就愈大。因此,就可根据此直流分量来诊断水树枝的发展情况。

击穿电场强度与水树枝长度的关系

在交流电压上叠加一直流电压，可以大大提高测量直流分量的灵敏度，如叠加直流电压50V，直流分量可增大10倍(一般直流分量为10^-9A数量级)。直流分量的测量比较方便，而且便于在线检测。下图是现场测量直流分量的线路图。电缆外屏不接地，电容器C将交流分量旁路。S₁闭，S₂开，让直流分量通过R，于是可采集到直流电压，再经低频滤波LPF检测仪器放大、显示，就可测到直流分量。测量灵敏度要求能测10^-10A。DC电源供检查电缆外层对地电阻，这时，将S1打开，闭合S2、S3，测量听过R的电流，就可测得此电阻。

若要叠加直流电压，可在试验变压器的中点接入一直流电源，这样，变压器高压端的电压就成为工频交流叠加在直流之上。

吸收电流

从物质结构上分析，塑料电缆老化时，高分子材料的聚集态和分子本身的结构会发生变化，分子键发生断裂。这必引起介质极化机理的变化，同时也反映在极化松弛时间的变化。在XLPE电缆上施加直流电压，可测得吸收电流Ig。和反向吸收电流随时间的关系曲线，如下图所示。吸收电流曲线一般都是指数式下降，但时间常数在不同的时间区域中可能是不同的。可用不同的方法如模糊数学的模糊贴近度方法求取不同的时间常数τ、τ2、τ3。

吸收电流和反吸收电流随时间的变化曲线