電纜局部放電檢測

張瀚++楊亨++徐暉++黃遠峰

摘 要 隨著我國電力系統網絡不斷的完善，對于高壓電纜逐漸的重視；高壓電纜不僅是系統的重要組成部分，自身也具有一定熱性能、機械性能等特征，所以被廣泛的應用到輸電、配電網絡中；但是高壓電纜運行故障，一直是電力系統研究的重點，尤其是電纜附件造成的故障，使其電纜運行，受到嚴重的影響。也說明了電纜環節的薄弱性。同時隨著電力系統不斷的優化，對其高壓電纜的運行，提出了更多的要求，加上電纜附件制作工藝的繁瑣性，風險控制是相對復雜且不容易的，對此加強高壓電纜的絕緣檢測，是非常有必要的，從而更好的促進電力系統的可持續發展。

【關鍵詞】電纜 局部放電 檢測

我國以往對其高壓電纜檢修，是采取預防性試驗，即離線檢測的方法；這種檢修的方式，不僅影響其電力生產，同時也存在檢修周期長，人力、物力大量耗費等問題；而當前的在線檢測方式，提高了電纜附件維護、檢修、更換的效率，同時特征信號不僅準確，且判斷迅速，是以往檢測技術質的飛躍；成功的實現了事故檢測，到事故預防的轉變，有效的降低了事故發生率。同時在線檢測技術，還存在數據精確，反應迅速等特征優勢，是未來電纜局部放電檢測發展的主要趨勢。

1 局部放電的原理

電纜的絕緣體內部，容易受到外界干擾因素影響，優勢是在制造、加工中的，多少都會存在氣泡等各樣的雜質，使其該區域的擊穿大幅度的降低，繼而容易出現放電現象。電纜在使用時，受到電場作用影響，絕緣體內部，出現部分區域放電，但是并沒有貫穿施加電壓導體間的，稱為局部放電。在相關局部測量規范中，對其局部放電的定義，也做處理一系列的描述，即部分橋接的放電現象，在導體附近發生，也可以不發生；但是這種情況的出現，無疑是一種安全、質量問題隱患，使其電纜出現老化、絕緣擊穿的情況，不利于電力系統的長壽命發展。

針對于電纜局部放電檢測工作的展開，是為了更好的通過檢測局部放電信息的收集、分析，對其存在的早期問題、風險、隱患，進行技術的發現、處理，從而更好的推動其電力系統的可持續發展，完成任務交接。局部放電現象，主要發生在絕緣內部，受到電場作用影響，內部氣泡中氣隙中的空氣分子，出現了游離情況；此時正負電子，會向著不同兩端的極性，進行集結作用，電荷得以集聚，氣泡場強增大，使其出現擊穿情況；伴隨著脈沖電流的產生。

2 電纜局部放電在線檢測方法分析

局部放電檢測。可以根據其放電產生中，所表現出來的各種物理現象進行分析，并通過一系列的物理量，對其局部放電狀態進行描述。其中在其絕緣內部，產生局部放電時，會出現電脈沖、電磁波、超聲波、光、熱等現象，或是出現新的生成物、氣體壓力、化學變化等狀況。

電纜局部放電在線檢測的主要方法，包括差分法、方向藕合法、電磁藕合法、超高頻電容藕合法、超高頻電感藕合法、超聲波檢測法。

2.1 其中差分法

工作原理如圖1所示。

主要檢測結構，是由XLPE電纜、金屬屏蔽、中間接頭、絕緣墊圈、金屬箔、檢測阻抗促成，具有檢測簡單安全、可進行在線檢測的優勢，同時存在高頻信號傳播不穩定，靈敏度不高的缺點。

2.2 方向藕合法

應用到的方向藕合器結構，是由于電纜絕緣連接的電極板、羅戈夫斯基線圈、終端阻抗構成。當局部放電信號，經過電纜傳遞時，此時電容、線圈上，會對其脈沖信號進行感應；同時系統中，兩個方向耦合器的安裝，會根據耦合到的放電信號，判斷放電脈沖信號的來源。

2.3 電磁藕合法

應用由羅氏線圈、前置放大器、頻譜分析儀等組成的電纜局部放電在線監測系統；檢測的原理，局部放電信號存在時，金屬屏蔽層，會對其脈沖電流進行感應，當脈沖電流，傳遞到傳感器時，會在其二次繞組部位，感應出存在的異樣信號，從而得到局部放電信息。

2.4 超高頻電容藕合法

其超高頻電容藕合器，主要由金屬屏蔽層、電容藕合器、導線芯、外半導電層、XLPE絕緣組成，當其處于超高頻條件時，外半導電層阻抗，與絕緣層阻抗可比，地球淺層地表的電位，為金屬屏蔽層，從而測量出其高頻信號。該方法的優點，表現為設計電容耦合器，極限頻率為500 MHz，常用作電纜、附件局部放電的超高頻傳感器，照比以往的局部放電測量，自身的靈敏度要更高。但同時也存在超高頻信號衰減問題，需要在其電纜接頭、端部，借助傳感器的安裝，實現局部放電測量工作，容易對其電纜表層，造成不同程度的破壞。

2.5 超高頻電感藕合法

是采取線圈，當做其傳感器，對其螺旋狀金屬屏蔽電纜，實施局部放電檢測，也是一種在線監測方式。

2.6 超聲波檢測法

該檢測系統，以壓電晶體，當做傳感器；壓電晶體具有信號、電荷量轉換的性質，通過前置放大器，實現光電的轉換，經過光電元件轉換，實現光、電信號的信號；最后在示波器上，顯示出其放大后電信號。具有簡單安全的優點，以及靈敏度較低的缺點。

3 存在的問題

XLPE即交聯聚乙烯，電纜局部放電在線監測技術，目前還存在一定的弊端，受到技術、經濟等方面的影響，在實際意義上并不是理想，并且也只能在實驗室中完成，制約因素包括外界磁場干擾源、信號量幅值低、信號原始波變形、信號識別不專業、XLPE電力電纜絕緣評價標準不完善等方面的原因；使其點看局部放電在線檢測技術，難以得到良性發展。其中影響局部放電，在線監測中的干擾因素，包括連續性正弦干擾、白噪聲干擾、脈沖干擾，而連續性正弦干擾、白噪聲干擾，干擾強度、分布，都是非常嚴重的，甚至根本檢測不到局部放電脈沖信號。同時脈沖干擾、放電脈沖信號，兩者之間存在一定的相像性，對此對于放電脈沖的影響，也是非常大的，使其信號收集人員不易信號收集；對此干擾信號的抑制，也成為了目前加強局部放電在線監測的質量、靈敏度問題的關鍵。

4 改善項目研究

4.1 在線監測系統簡介

本項目的電纜接頭局部放電檢測裝置，有效的結合了軟硬件優勢，包括多通道分配器、高頻信號處理模塊、AD采集單元、處理運算單元、輸入輸出接口電路、電源系統。通過多通道分配器、AD采集單元，實現同步個電源的各相電壓電壓幅度、角度信息的采集各，然后通過硬件濾波、軟件路波、FFT算法運算后，得出各路電壓的電壓幅度、相互角度關系，達到電纜局部放電測量的目的。電纜接頭局部放電檢測裝置，有效的改善了以往離線檢測的缺點，只要把裝置安裝在電纜接頭位置，就能實現電纜狀況的實時檢測，如局部放電量，超過設定的數值，會及時的發出警告。同時也是一個強抗干擾能力的檢測技術；其中電纜接頭局部放電檢測裝置的結構框圖、現場檢測圖、處理運算單元的電路圖、電源系統的第一電源電路的電路圖、電源系統的第二電源電路的電路圖、輸入輸出接口電路的電路圖，分別如2—7圖所示。

4.2 電纜接頭局部放電檢測裝置技術分析

4.2.1 本裝置的技術關鍵點

（1）電纜接頭局部放電檢測裝置研制；電纜接頭局部放電檢測裝置，關乎高頻信號的采集，通過電纜接頭周圍超聲局放信號的采集，并經過信號處理、數字濾波技術，實現電纜故障的定位，局放量的量化，其中GUI界面設計如圖8所示。

（2）現場連接；電纜接頭局部放電檢測裝置，有內部超聲局放、外部特高頻采樣兩種方式，可以通過兩種方式，實現現場測量數據的互補。

4.2.2 創新點

（1）操作方便，不用停電；可實時對其處于運行狀態的電氣設備局部放電，進行帶電檢測。

（2）操作智能化；不用考慮局放放電次數、放電相位、放電圖譜的變化等方面的內容，儀器復雜的數據處理、智能判斷，能夠保證電氣設備局部放電的測量高效、準確性。

（3）傳感器多樣化；傳感器的不同配置，能夠靈活、高效的對變壓器、開關柜、GIS、電纜、高壓線路等設備進行檢測，體現出了儀器的靈活性。

（4）進口傳感器的高靈敏度。進口高靈敏度傳感器，比以往傳感器增益高，有助于交叉互聯電纜接頭故障定位技術的實現。

5 總結

綜上所述，通過對于其電纜局部放電在線檢測的分析，發現我國常用的電纜局部放電在線檢測方法，受到技術支持、資金等方面的影響，雖然具備了在線檢測技術的理論，但是在實際操作上，受到現場噪音、因素復雜等方面的影響，抗干擾能力不夠，對此還存在一定的弊端。自從在線檢測技術的研究發展，人們也充分的意識到了離線檢測技術的避免，以及優化的必要性；通過對于以往差分法等技術的經驗總結，研究出了新的電纜接頭局部放電檢測裝置，不僅對其以往在線方法設計、實踐上的弊端，進行了優化；同時也進行了一系列的創新，注重抗干擾方法的開發，結合多種檢測技術的經驗，有效的提高了其局部放電檢測的質量、效率；是當前電纜局部放電檢測技術的創新，是電纜局部放電在線檢測技術發展的重要里程。

參考文獻

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作者單位

廣東電網有限責任公司潮州供電局 廣東省潮州市 521000