電纜故障預定位中局部放電測量技術的應用分析

龔秋成 翟俊芳

摘要： 近幾年以來，我國的電力系統快速建設發展，在傳統的電纜故障預定位中使用的技術已經無法滿足當前的技術發展需求，在電纜故障中存在許多故障點無法擊穿以及燃弧時間比較短，所以造成許多電纜故障點無法被有效定位。而局部放電測量技術作為一種比較有效的定位技術，其能夠在電纜的絕緣狀態下進行有效檢測和定位分析。但是在不同電壓等級下電纜設備，需要分別采用不同的局部放電測量技術，才能達到良好的測量定位效果。本文主要針對電纜故障預定位中幾種常用的局部放電測量技術的應用進行了全面分析，并提出了相關結論。

Abstract： In recent years， with the rapid development of China's power system， the technology used in the traditional cable fault pre-positioning can no longer meet the current technological development needs， there are many failure points in the cable fault that cannot be broken down and the arcing time is short， so many cable fault points cannot be effectively located. The partial discharge measurement technology as a relatively effective positioning technology， which can effectively detect and locate the cable in the insulation state. However， in different voltage levels， cable devices need to adopt different partial discharge measurement techniques respectively to achieve good measurement and positioning results. This paper mainly analyzes the application of several commonly used partial discharge measurement techniques in cable fault pre-positioning， and puts forward relevant conclusions.

關鍵詞： 電纜故障；定位；局部放電；測量

Key words： cable fault；positioning；partial discharge；measurement

中圖分類號：TM247 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）20-0227-02

0 引言

目前，我國逐漸開始大量應用交聯聚乙烯電纜線路，而且在以往電纜線路長期運行的過程中，其一直保持高負荷運轉，很容易出現各種故障問題，如果出現電纜絕緣故障，在架空線路的電纜故障檢測、定位時具有較大的難度，傳統的電纜故障預定位方式已經無法滿足當前的使用需求，在當前的電纜故障定位工作中，必須充分結合電纜絕緣電阻的大小來進行準確判斷，然而按照斷線、低阻以及高阻的要求分別采用不同的預定位方式。根據實踐研究發現，針對故障點無法擊穿以及燃弧時間較短等問題，需要合理應用局部放電測量技術來進行定位，才能使故障預定位更加準確，有效提高電纜故障的檢修效率。

1 在電纜故障預定位中的幾種常用局部放電測量技術

在電纜故障預定位檢測過程中，局部放電測量技術作為比較常用的定位技術，其不僅能夠在設備出廠、現場試驗中的刀片有效運用，而且能夠在電纜設備運行中出現故障時對電纜的絕緣缺陷進行檢測，及時確定故障位置，在局部放電分析的過程中，檢測技術作為重要基礎技術，其能夠對故障發生的原因和類型進行準確識別，把故障源的位置定位出來，通常在一些高阻故障或者閃絡性故障的故障電纜系統中，通過運用電纜主絕緣，能夠有效承接外部施加的電壓，對于故障的部位能夠進行局放。目前，在我國的電纜故障預定位中主要采用這樣幾種局部放電測量技術：

1.1 標準脈沖電流法

當前，按照國際標準的要求，標準脈沖電流法屬于比較有效的局部放電測量技術，其主要利用測量阻抗在耦合電容側的位置，以及穿過 Rogowski 線圈，對電纜的中性點或者接地點的局部放電脈沖電流來進行測試，經過測試可以充分了解電纜的放電量、放電相位以及放電頻次。一般而言，脈沖電流法主要包含了寬帶以及窄帶測量等兩種不同的方式。在運用寬帶檢測方法時，需要保證下限檢測頻率處于 30～100kHz 范圍以內，確保上限檢測頻率處于500kHz以下，而檢測頻帶寬度需要控制在 100～400kHz之間，通過運用這種檢測方法，能夠提升脈沖分辨率，其中包含的信息比較豐富，然而信噪卻較低。在運用窄帶檢測方法時，其中產生的頻帶寬度只有9～30kHz，出現的中心頻率主要為50kHz～1MHz，通過運用這種檢測方法，能夠提高靈敏度，防止各種干擾因素的影響，然而也存在一定的缺陷，那就是脈沖分辨率比較低，包含的信息量較少。

通常在電壓等級為35kV或者以下的電纜線路中，應用IEC60270標準的脈沖電流測試方法，來準確檢測和定位電纜故障點，筆者對標準的測量回路進行研究，并構建了測量回路圖1。通過對標準測量回路圖進行分析發現，Ca表示試品電纜，Ck用來表示耦合電容，CD表示檢測阻抗，MI主要用來表示局放檢測儀。

在應用外施電源來給故障電纜施加電壓，從而導致高阻故障部位的局部放電激發出來，并且運用IEC60270標準測量的方式，也就是圖1的要求來構建回路，從而對電纜故障來展開局放檢測，這樣能夠利用耦合電容以及檢測阻抗，把相關的放電信號檢測出來，并且采用行波法的方式來準確定位電纜的故障點（具體如圖2所示）。通過對高阻故障點來進行局放檢測之后，可以發現信號將朝向電纜兩端來進行有效傳輸，進而產生劇目脈沖信號反射路徑，充分檢測出來故障點到電纜近端和遠端的距離。

1.2 分布式局部放電檢測法

通常在電壓等級達到110kV以及以上的高壓或者超高壓電纜線路中出現故障之后，采用分布式局部放電檢測的方法來進行準確定位。通常來看，電纜電容明顯大于標準測量回路的耦合電容，所以通過結合IEC60270的標準測量回路圖的相關數據，并且構建完整的靈敏度曲線圖（如圖3所示），其中分別把Ck與Ca設置成耦合電容以及試品電容屏，其中qs和qm則設置成局部放電信號以及背景噪聲。在運用標準測量的方式時，將會導致局部放電測量的靈敏度逐漸降低，從而掩蓋了電容信號。

同時，高壓以及超高壓電纜線路的整體長度比較長，所以在電纜線路中的故障點可能會出現在非常遠的距離，通常在電纜中傳輸相關的放電信號時，將會導致放電信號逐漸衰減，所以在電纜線路的故障點位置出現的局部放電信號將呈現快速衰減的情況，這也就造成檢測點無法及時耦合信號，給故障定位帶來極大的難度。所以對于高壓以及超高壓電纜故障的預定位而言，無法繼續應用IEC60270脈沖電流的方法來進行檢測，只有通過運用分布式局部放電檢測技術，才能更加準確地檢測定位高壓以及超高壓電纜線路故障。

在高壓或者超高壓電纜故障定位中應用分布式局部放電檢測技術，需要在相應的接頭接地線位置來安裝合適的高頻傳感器，這樣才能更好地采集局部放電耦合信號，利用檢測主機設備對這些耦合信號進行分析、處理，能夠清晰地發現電纜線路中放電信號所呈現出的衰減狀態，這樣能夠通過比較衰減的幅度值，初步定位故障點位置，了解局部放電信號的傳輸動態。通常在局部放電采集裝置中出現的同步時間主要為納秒級，所以會產生非常小的時間誤差，也可以利用時間誤差來定位故障點。

2 局部放電測量技術的現場應用實例分析

2.1 脈沖電流法的應用

在某10kV電纜退出運行多年之后，其絕緣電阻降低到28歐姆左右，在進行投入運用之后，沒有應用到5分鐘的時間，就出現了跳閘問題，通過測試發現，其中的絕緣電阻已經嚴重降低為5歐姆，而且存在非常大的泄露電流問題。所以決定采用IEC60270標準的脈沖電流法方式對電纜故障進行檢測，在電纜的電壓增加至3.8kV之后，在電纜中檢測發現的放電信號反映了局部放電相位特征，所以運用行波法的方式對電纜故障進行準確定位，根據最終的計算測試發現，電纜的故障處于電纜近端的95.28位置，和電纜遠端的距離大約為60.46m。

2.2 分布式局部放電測量法的應用

在某110kV電纜的耐壓試驗中發現，110kV電纜存在非常嚴重的閃絡性故障。為了準確定位故障，所以選擇應用分布式局部放電測量的方法來進行故障定位。整個110kV電纜的長度為8km，其中包括9組中間接頭以及2組終端接頭。在運用分布式局部放電測量的方法進行定位測試時，主要針對3號-7號位置之間的5個接頭來進行檢測定位。根據測試結果發現，在5號接頭的位置出現了最大的局部放電信號，所以可以說明故障點和5號接頭比較接近，并且經過最終計算發現，故障點和5號接頭之間的距離只有28.17m。

3 結語

綜上所述，在電纜故障預定位工作中，通過運用局部放電測量技術，能夠準確測量定位電纜故障。同時，需要根據電纜的電壓等級合理選擇應用標準脈沖電流法以及分布式局放測量法，才能準確檢測和定位電纜故障，并對故障進行檢修。

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