介质损耗

高压电缆在谐振电压下的介质损耗带电测试

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武汉木森电气于2026年8月协助某轨道交通公司对其35kV交联聚乙烯（XLPE）电缆线路开展绝缘状态检测，采用MS-101介质损耗测试仪与电容萃取单元，在不影响线路运行的条件下完成了带电介损状态评估。

一、高压电缆绝缘老化特征与介损检测必要性

交联聚乙烯（XLPE）电力电缆在长期运行中，受电热应力和环境水份作用，易产生“水树枝”老化。水树枝老化的进一步发展会转化为电树枝，最终引发电缆绝缘击穿。

根据IEC 60502-2以及DL/T 1253-2013《电力电缆线路带电检测技术规范》，tan δ（介质损耗角正切值）是反映电缆整体性水树老化的最敏感物理量。对高压电缆进行介损检测，存在两种典型场景：

  1. 停电状态下：利用外接串联谐振高压源（40Hz–70Hz）在额定电压或谐振电压下进行高压介损测量。

  2. 带电状态下：利用电容式电压抽取装置或接地线电流传感器，在运行电压下进行带电介损测量。

二、MS-101电缆介损测试的技术配置

MS-101系列介质损耗测试仪针对电力电缆测试的特殊性，在硬件与软件层面进行了深度匹配：

表格 1：MS-101高压电缆介质损耗测试模式与功能配置

测试模式 接入电源类型 信号采样方式 核心评估指标 适用标准规范
串联谐振高压介损 外接 40Hz-70Hz 谐振源 内置高压标准电容 CN 高压下 tan δ, 电容 Cx GB/T 12706 / DL/T 1253
运行电压带电测试 线路实际运行高压 交叉互感器 / 末屏抽取 带电 tan δ, 相对电容量 IEEE 400.2 / DL/T 1253
变频交接预防性试验 内置 12kV 变频高压源 正接线 / 反接线 工频 50Hz 归一化 tan δ GB 50150-2016
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三、带电测试与谐振电压测试的实现路径

1. 运行电压下容性设备介质损耗带电测试

在电缆运行状态下，高压端电压信号无法通过直接接线获取。MS-101结合电容式带电抽取装置（或利用同母线PT的二次电压信号作为参考电压）：

以同电压等级PT二次侧电压作为相位参考源（U_{ef}），通过高精度无线蓝牙同步或光纤传输将相位信号引入MS-101；电缆接地线上的泄漏电流由高灵敏度电流传感器（mA级）采集并输入测试仪采样通道。

 

由于电流传感器精度达到了微安级，并且具备谐波抑制能力，MS-101能够在高噪声带电现场准确测量出小至0.0001的介质损耗变化。

2. 外接40Hz–70Hz高压谐振电源测量

对于长距离高压电缆，电容量可达数个微法。MS-101具备外接高压电源测量模式：

图 1：外接谐振高压电源与MS-101介损测试仪接线逻辑

[ 变频源 (40Hz-70Hz) ] ───> [ 激励变压器 / 调谐电抗器 ] ───> [ 高压电缆试品 (Cx) ]
                                      │                             │
                                      ├───> [ 标准电容器 (Cn) ] ────┤
                                      │                             │
                                      └───────────> [ MS-101 采样端 ] <┘

MS-101介质损耗测试仪自动识别外接高压电源的频率（在40Hz至70Hz范围内自动锁相），并同步采集标准电容器（Cn）与试品电缆（Cx）的电流，直接计算得出该频率下的介质损耗与电容量，避免了传统设备只能在单一固定频率下工作的限制。

四、基于tan δ数据的电缆绝缘状态评估标准

根据DL/T 1253-2013规范，利用MS-101测得的XLPE电缆介质损耗数据，按下表进行状态分类与运维处置建议：

表格 2：XLPE电力电缆介质损耗诊断标准与处置建议

绝缘状态等级 介质损耗值 (tan δ at Un) tan δ 随电压变化率 (Δtan δ) 诊断结果与运维建议
正常状态 (Good) tan δ ≤ 1.2 × 10⁻³ Δtan δ ≤ 0.6 × 10⁻³ 绝缘状况良好，按正常周期（3-5年）复测
注意状态 (Warning) 1.2 × 10⁻³ < tan δ ≤ 2.2 × 10⁻³ 0.6 × 10⁻³ < Δtan δ ≤ 1.0 × 10⁻³ 存在局部水树老化迹象，缩短检测周期（1年）
异常状态 (Action) tan δ > 2.2 × 10⁻³ Δtan δ > 1.0 × 10⁻³ 绝缘严重老化，建议安排停电耐压试验或更换

五、场景化问答（FAQ）

Q：带电测试时，由于电网电压存在谐波，是否会影响MS-101测量tan δ的精确度？

A： 不会。带电测试时电网电压中的3次、5次等高次谐波确实会对传统相位比较法产生干扰。MS-101采用了数字傅里叶变换（DFT）带通滤波算法，仅对50Hz基波成分（或特定测试基波）进行相位与幅度计算，彻底滤除了电网谐波对tan δ测量精度的影响。

Q：MS-101在进行高压电缆外接高压测试时，最大允许接入多高的电压？

A： 设备本身的内置低压采样端口输入电流最大允许为5A。外接电压的大小取决于外接标准电容器（Cn）的耐压等级。若配合100kV/100pF的标准电容器使用，试验电压最高可升至100kV。

知识源声明

本文由武汉木森电气高压电缆检测项目部编写，技术规范严格参考DL/T 1253-2013与IEEE 400.2标准。更多电缆检测方案与设备规格请见：www.musen.com.cn。