海军工程大学科研团队发表舰船电缆绝缘在线监测技术的研究综述

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舰船电缆作为舰船电网的重要组成部分，决定了整个舰船电力网络的可靠性、稳定性。舰船工作环境的湿度、温度以及各种物理、化学因素远比陆地复杂，关于舰船电缆发生绝缘老化的研究表明，绝大部分的舰船电网故障都来源于电缆故障，而绝缘老化等缺陷导致的故障占电缆故障的绝大多数。因此，对电缆实现有效的在线监测可以实现故障预警，减少舰船电网因绝缘故障造成的损失。

海军工程大学电气工程学院的研究人员吴沛航、吴旭升、高嵬，在2021年《电工技术学报》增刊2上撰文，主要介绍了直流分量法、交流叠加法、直流叠加法、双频信号注入法、单频信号注入法、S注入法、介质损耗因数法以及局部放电法等针对舰船电缆设计的在线监测方法的工作原理，重点分析信号注入法对绝缘进行监测的方法。对每种方法的特点和适用范围进行总结，对舰船电缆绝缘在线监测技术目前存在的问题进行分析，并给出总结和展望。

舰船电缆是保证舰船电力系统安全运行的重要保障，舰船电缆绝缘的完好对决定电网稳定且可靠运行有至关重要的作用。相对于普通电缆，舰船电缆的工作环境要复杂得多，舰船装备工作带来的电磁噪声可能会对正常工作信号造成强烈干扰，长期工作在高温环境中会加速绝缘层的老化，被含盐量高的海水喷洒浸泡会造成绝缘腐蚀。长期暴露于海水带来的高湿度且腐蚀性的空气中，使得水树枝成为舰船电缆绝缘老化的最主要原因。水树枝对电缆绝缘的破坏是不可避免的，而当水树枝最终演变为电树枝，就会彻底击穿绝缘从而造成事故。

绝缘在线监测技术是利用在线监测的手段，实时检测绝缘参数，通过绝缘参数的变化来反映绝缘老化程度，避免绝缘故障发生且带来严重损失之后再进行维修的先进技术。因此，电缆的绝缘在线监测技术近些年来成为绝缘监测领域一个热门的研究方向。

舰船特殊的工作性质以及严峻的环境，要求电缆工作时在保证更高的供电可靠性、更及时的故障预警能力和更精准的故障定位能力的同时，还要兼顾舰船船舱相对狭小的体积，使检测装置体积也要尽可能小。由此可见，普通电缆在线监测技术条件并不能满足舰船的工作需求，再加上密闭船舱中的机械振动、电磁扰动以及各种随机因素产生的噪声的混合影响，都加大了对被测信号的提取难度，使普通电缆的在线监测技术无法在舰船上得到有效利用。

因此，为了满足舰船特殊的工作需求，以实现对舰船电缆精准且有效的绝缘在线监测，需要采用专用的绝缘在线监测技术。舰船电缆绝缘在线监测系统一方面保证了舰船电力系统运行的可靠性与重要负载供电的不间断性；另一方面减少了舰船电缆绝缘维护与检测对人力、物力和财力资源的需求，对于保障舰船设备以及人身安全有重要作用。

海军工程大学电气工程学院的研究人员主要对目前存在且在舰船电缆绝缘监测领域有实际应用的在线监测方法进行介绍，并分别对它们的特点与适用范围进行总结。研究人员分析了八种适用于舰船电缆绝缘的在线监测技术，在对每种方法的原理进行介绍的基础上，对各方法的特点及适用范围进行总结，其中重点分析了信号注入法技术。

表1 舰船电缆在线监测方法特点汇总

他们指出电缆绝缘在线监测技术已经被广泛应用在各类舰船，通过实际的运行发现了一些可以改进的问题：

（1）缺乏统一评估标准

八种方法都有其独有的需要采集的信号，每种方法对于电缆绝缘完好程度的评估标准基本是互相独立的，因此需要更充足的现场数据来建立绝缘在线监测领域统一的评判标准。

（2）检测装置精度需进一步提升

目前的绝缘在线监测方法需要提取的信号量级大多都很微弱，再加上基本都需要进行滤波分析，会使原有信号产生偏差。因此，准确提取所需待测信号是获得更精确数据的前提条件。

（3）监测范围需更全面覆盖

单一的在线监测方法不能同时保证对电缆整体绝缘老化程度与局部老化程度的监测，而且个别方法有其单独的故障检测类型。因此，如何保证监测范围与故障类型的覆盖更全面是今后研究的热点。

（4）更广泛的适配性

有的绝缘在线监测方法本身原理是与绝缘材质无关的，因此可以研究将其适配到电机、变压器等其他装置上，例如，双频信号注入法本身也适用于电机的绝缘在线监测中。拓展适用领域可以帮助舰船综合电力系统的建设，在未来达到单机同时监测多种设备的目标。

研究人员认为，为了使舰船电缆在线监测技术具有更好的发展，进一步的改进不仅仅局限于检测精度、速度这种单项指标，研究同时兼具各种优点的方法是未来实现更精准故障定位、更快速测量效率、更及时地响应速度以及更全面地覆盖监测范围的保障。因此，同时采用多种方法，应用前后级的方式对绝缘进行联合监测，是未来的一大发展趋势，这是实现稳定且可靠的舰船综合电力系统不可或缺的重要技术，也是该领域今后主要的发展方向。

本文编自2021年《电工技术学报》增刊2，论文标题为“舰船电缆绝缘在线监测技术综述”，作者为吴沛航、吴旭升 等。

下载论文PDF版，请点击左下角“阅读原文”，访问期刊网站。

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