Для перехода от технического обслуживания высоковольтных кабельных линий по необходимости к техническому обслуживанию по их фактическому состоянию необходимы объективные оценки их технического состояния. Техническое состояние силовых высоковольтных кабельных линий оценивается прежде всего по состоянию их изоляции. Для достоверной оценки технического состояния изоляции необходимо знать процессы, протекающие в ней, ее математическую модель и диагностические параметры. На сегодняшний день разработано множество методов и устройств для контроля состояния изоляции кабельных линий.
Все большее распространение получают методы неразрушающего контроля, к ним относятся: измерение сопротивления изоляции; измерение емкости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляции; измерение методом частичных разрядов; измерение коэффициента абсорбции; тепловизионный контроль на всей длине кабельной линии; метод возвратного напряжения; метод напряжения саморазряда; снятие эхограмм кабеля импульсным методом.
Исследования показывают, что анализ абсорбционных процессов, протекающих в изоляции, дает наибольшую информацию о ее техническом состоянии. Одним из методов, позволяющих судить о характере абсорбционных процессов, является метод возвратного напряжения.
Изоляция высоковольтных кабельных линий неоднородна и состоит из нескольких слоев. Каждый слой отличается своими физическими свойствами, а значит, имеет разные значения электрической емкости и сопротивления. Многослойная модель изоляции силовых кабелей с пропитанной бумажной изоляцией может быть представлена схемой замещения (рис. 1).
Если принять сопротивление вольтметра, равным бесконечности, то математическую модель многослойной изоляции можно представить как сумму затухающих экспонент вида:
где: n – количество слоев в схеме замещения изоляции;
Ai – постоянная величина для i-го слоя, равная напряжению на i-м слое в начальный момент времени процесса саморазряда;
Тi – постоянная времени саморазряда i-го слоя, равная произведению сопротивления i-го слоя на величину электрической емкости этого слоя: