图 2。1 直流叠加法与离线测量结果比较

R3—离线试验测得的绝缘电阻 R4—在线叠加法测得的绝缘电阻

图 2。2 直流叠加法的测量原理图

2。2 正反直流叠加法监测方法

应用直流叠加法原理测量电力电缆的绝缘电阻是根据叠加直流电压后电缆的稳态电气 参数进行计算的，但在存在电力电缆对地分布电容及电缆水树枝整流效应等单向杂散干扰的 情况下，通过稳态参数测量绝缘电阻值所需时间较长。所以作为改进，采用正反直流叠加法 通过在线测量暂态电气参数并计算 XLPE 电缆的绝缘电阻。具体测量方法如下：在待测系统 的中性点处中分别叠加正、反直流电压，测量采样电阻暂态电压值，经过调理电路并送入单 片机处理求得电缆的绝缘电阻值[6]。

与一般直流叠加法在线监测系统不同的地方在于直流电源叠加系统上，本文采用

G2RL-24 型继电器并给继电器一个矩形波信号来控制所加直流电源的正反，为与采样模块及

处理模块的频率相配合，给 G2RL-24 继电器施加的矩形波信号的频率为 1。5hz，则每秒内电 平改变两次，与 A/D 转换器的转换率（3 次/s）相适应。

用正、反直流电动势在电缆绝缘层中产生直流电流的差进行数据处理。电缆绝缘层流过 的电流由IE、Idc、In三部分组成，其中IE是由叠加的直流电压 E 产生的待测电流，Idc是微弱

的直流分量，In是总噪声

[9]。施加正反电压测得的两个测量结果分别记为I 、I ，即有：

Imes1  = IE  + Idc  + In 公式 2。1

Imes2  = −IE  + Idc  + In 公式 2。2

由于两次测量间隔较短，故可认为环境条件不变，即Idc和In不变，由公式 2。1、2。2 可得：

IE  = (Imes1  − Imes2)⁄2

进一步计算绝缘层的绝缘电阻 R 并作为判据，计算 R 的公式为：

3 电力电缆水树简介

3。1 电缆水树枝概述

电缆绝缘劣化的主要原因有热老化、电老化、化学老化和机械老化等，其中最主要的劣 化形态为局部放电、电树枝和水树枝。水树枝劣化在交联聚乙烯电缆事故发生原因中占 71%， XLPE 电缆形成水树的原因主要是在电缆制造、运输、敷设的过程中有水分浸入电缆内部,水 树枝就是在 XLPE 电缆浸水的情况下，水分在电场的作用下在绝缘层形成树枝形状的现象。 XLPE 电缆在老化的过程中产生的水树枝一般是从绝缘层与其他介质的交界点开始生长[10]， 之后电缆中的水树和电缆的金属导体形成两个放电电极——棒状电极和板状电极板（水树为 棒状，导体为板状），水树枝发展缓慢，棒板的极性导致棒板在放电时不对称，且水树在强 工频电场下存在着整流效应，故电缆在运行过程中会产生直流分量，此外水树在较弱的直流 电场下存在极性效应[5]。

为了判断已经发生水树枝的电缆的绝缘状态，须了解并掌握水树枝发展的程度对电缆电 气参数的影响，图 3。1 和图 3。2 所示为同种电缆的水树长度与绝缘电阻的关系，图 3。2 给出 了未发生水树枝的该种电缆的绝缘电阻值的范围，可看出绝缘电阻与水树长度之间具有一定 的相关性[7]。

图 3。1 水树长度和绝缘电阻的关系