電力電纜局部放電在線檢測技術探究

陳建華

摘 要：隨著我國社會經濟的發展，用電需求明顯增加，電力電纜在電力傳輸系統中廣泛應用。在長期運行中，電纜存在不少的問題。局部放電現象是一種常見的問題，主要是由于電纜絕緣材問題，體現出電力的缺陷和不足。目前，電力電纜局部放電檢測技術有多種，結合放電脈沖波形特征，識別電纜局部放電信號，計算出其放電量，解決電力電纜中的局部放電問題。文章分析電力電纜局部放電技術，以期給相關部門的工作提供幫助。

關鍵詞：電力電纜;局部放電;在線檢測技術

中圖分類號：TM755 文獻標識碼：A

電氣設備檢修技術主要有故障檢修、定期檢修和狀態檢修三個階段。狀態檢修主要檢測可靠性，根據設備狀態開展預防性檢測。通過狀態檢修，測量和識別設備相關參數，找出其中的劣化現象;對設備運行狀態進行評估，保證檢修的有效性和針對性，延長設備使用壽命，有效降低設備運行成本。因此，在電力電纜建設和運行過程中，要加強局放在線檢測工作，以保證電力電纜的運行質量。

1 電力電纜局部放電在線檢測技術分析

1.1 AE聲發射檢測技術分析

在電力電纜局部放電問題中，故障位置在放電過程中會產生10kHz～300kHz的聲音信號。結合其產生的信號，利用相應的傳感器，對聲音進行判斷，去除其中的背景噪聲;借助信號放大器，完成信號的處理，采集相應的數據信息，確定聲音的源頭、位置以及問題情況。借助這樣的方式，可以找出局部放電故障位置和故障點。同時，此種超聲局放檢測技術有著一定的局限性。電力電纜中，超聲波傳播從電纜局部放電點發射，會受到電纜護套的阻擋，其發射在空中的信號非常微弱。因此，在電纜和接頭位置使用傳感器是唯一有可能檢測到信號的方式。電纜材料通常采取彈性較小的有機材料，其材質能夠吸引局放中產生的壓力波，使得超聲波在電纜中傳播的距離非常小，尤其是部分接頭灌注有硅膠，更難檢測到超聲信號[1]。

1.2 UHF超高頻檢測技術

此種局放檢測技術主要借助UHF天線完成檢測工作，對局部放電位置的電磁波進行檢測和分析，具有靈敏度高的特點，可以借助時間差的方式完成局放位置的定位。此種檢測技術可以檢測300MHz～3GHz之間的UHF信號。在具體檢測過程中，借助相應的外置和內置UHF傳感器，對其中的信號進行檢測和分析，確定故障點位置。同時，此種局放在線檢測方式也具有一定的局限性，電纜的低通特點影響局放檢測效果。電纜是半導層結構，對脈沖的高頻部分有著非常重要的影響，導致其脈沖削弱，脈沖幅值降低。在電力電纜中通常有一定的金屬外套，對信號具有一定的屏蔽作用，給信號提取工作帶來一定的難度。在這樣的因素影響下，使得UHF高頻檢測技術通常在GIS終端使用。

1.3 化學檢測技術

此種方式主要結合變壓器局部放電情況，對其周圍絕緣材料進行破壞分析，結合新的生成物合成原理開展檢測。化學檢測方式主要是對合成物組成和濃度進行檢測，如果發現因為局部放電產生合成物，則判斷出現局部放電問題。此種方式是一種常見的局部放電檢測方式，在電力電纜在線故障分析中普遍使用。在判斷其類型時，借助化學檢測方式，主要是對不同氣味和濃度進行判斷，構建相應的識別系統，實現故障的自動識別。目前，在此系統建設中缺少統一標準，對早起的潛伏故障比較靈敏，但是對突出故障反應不夠靈敏，影響局部放電檢測[2]。

1.4 HF高頻檢測技術

在此種技術應用中，利用高頻傳感器，對局部放電產生的電磁信號進行檢測。通過對信號進行后期處理，提出局部放電信號等相關參數，之后進行相應的統計和計算。此種檢測技術的作業原理，如圖1所示。在檢測過程中，HF頻率的范圍在1MHz～30MHz之間，完成相應的PD檢測。由于此種檢測技術的局限性，通常在電纜附件檢測中使用，在電纜附件位置可以適應傳感器捕捉電磁脈沖。在電力電纜中，對于接地線電線中的局部放電電流信號，根據電磁耦合線圈和測量回路連接，通過HFCT高頻檢測方式檢測，獲取相應的局部放電信號，通常在電纜敷設后交接驗收和運行中進行在線檢測。HFCT高頻檢測方式應用中，可以更加方便地獲取放電信號，具有非常強的靈敏度，覆蓋范圍較大，可以滿足電纜局部放電在線檢測要求，是一種有效的檢測方式和手段。

2 電力局部放電定位技術分析

2.1 單端定位方式

在檢測到電力電纜局部放電問題時，需要對放電位置進行定位，以提高局部放電測量的實效性。在發生局部放電時，局放脈沖從放電位置向電纜兩端傳播電磁信號。首先到達測量端的脈沖被稱為該方向的直達脈沖，完成相應的局部定位，同時需要對其反方向脈沖進行測量。如果能夠識別出直達脈沖和反射脈沖，可以很準確地確定局部放電位置。在實際檢測中，借助單端測量方式，很難對局部放電位置進行確定，主要是反射脈沖的信號比較弱，或者受到噪音、波形等因素的干擾[3]。

2.2 雙端定位方式

電力電纜局部放電定位過程中，借助同步收發設備，對電纜局部放電開展檢測，完成放電位置的定位，是一種準確可靠的方式。通過這樣的方式，可以彌補單端定位中的不足，如長電纜中信號減弱，反射脈沖大小降低，反射脈沖被背景噪音淹沒問題;饋線電動機噪音干擾問題，局部放電波形讀取困難問題;T形線路中電纜或者接頭電纜的衰減和反射問題等。在實際檢測中，為了增強其反射脈沖，使其從背景噪聲中突顯出來，可以借助同步收發設備，利用設備中的放電觸發單元和脈沖發生裝置，根據其工作原理開展測量定位，以保證反射脈沖測量順利開展。利用同步收發設備，主要是借助高頻電流傳感器進行探測和發射，可以在五千米的電纜中使用。當觸發器在上升邊沿觸發時，精密設備可以保證放電脈沖的測量精度。

3 電路電纜局部放電在線檢測的應用

3.1 放電量小、現場干擾大、檢出率較低問題

電力電纜局部放電檢測中，由于檢測時間有限，對放電信號難以做出準確的判斷。局部放電普測檢驗報告中，通常給出多種疑似放電的結論。針對這些問題，采取相應的解決方式。針對疑似信號位置，可以在左右接頭位置安裝短期或者長期的檢測系統，對其局部放電進行監控。對重點監護位置放電譜圖進行定時保存，借助遠程測量和控制技術，可以實現測點的隨時檢測。對疑似信號給出更加準確的結論，保證局部放電檢測的準確性。

3.2 放電信號的傳播問題

在局部放電檢測技術應用中，對于放電信號的傳播問題，可以對其接頭位置的放電信號進行對比，通過信號大小和衰減規律分析，準確判斷出局部放電的具體位置。通過對各個監測點的信號頻帶帶寬進行分析，判斷信號的遠近位置，也可以對信號脈沖波形進行對比分析，利用行波傳播方式完成放電定位。通過對其信號的圖譜分析，可以判斷信號是否屬于同一個信號源。

3.3 信號干擾問題

目前，電力電纜的線路比較長，電纜檢測定位非常重要。電纜自身具有一定的阻抗，高頻信號釋放的電纜滿足阻抗失配的反射現象，可能會導致數個信號疊加，需要對信號做出準確的處理。在現場檢測過程中，電磁信號可以抑制背景信號，更好地檢測局部檢測信號，能夠識別出需要的信號，保證局部放電檢測質量。

4 電力電纜局部放電干擾抑制策略

在電力電纜局部放電現象中，對其在線檢測技術進行分析，深入探究相關問題，保證電力電纜輸送正常。首先，加強現場信號采集和轉換，根據信號頻域分布特點，開頻域窗，消除固定頻率的干擾和影響，為局部放電檢測做好準備。在開頻域窗后，需要對信號進行相應地轉換。將信號轉變成時域，借助高頻和特高頻結合的檢測方式，利用高頻和特高頻信號的相互鑒別，開時間窗，消除彼此時間的隨機干擾脈沖影響。局部放電信號的頻譜比較寬，在之前的步驟中，局部放電頻帶重疊干擾信號沒有消除，需要對采集的數據信息進行多周期的疊加處理。消除傳感器接收的隨機脈沖干擾信號，將局部放電信號突顯出來，為之后的檢測工作做好準備。通過多周期疊加處理之后，部分干擾依然不能清除，如電網高次諧波、高壓引線接觸不良等。此種干擾出現的時間和工頻相位有著很大的關系，工頻特點非常的明顯，可以結合局部放電工頻相位特點，考慮干擾本身相位分布，消除此種類型的干擾。通過這樣的干擾抑制策略，可以消除實測波形中的干擾信號，如白噪和周期性窄帶干擾、隨機性脈沖干擾以及周期性脈沖干擾等。

5 結語

隨著我國電網事業的發展，電網規模不斷增加，電力電纜局部放電檢測更加重要，其檢測技術也在不斷地發展。在實際的電纜局部放電在線檢測中，需要采取最為有效的檢測方式，保證其靈敏度和時效性。目前，電力電纜中的局部放電信號比較弱，很容易受到干擾，局部放電檢測有著不小的難度。因此，電力企業需要加大局部放電檢測技術的研發力度，結合局部放電檢測干擾因素，開展相應的檢測試驗，消除干擾信息的影響，保證局部放電檢測的準確性，保證電力電纜運行質量。

參考文獻

[1] 梁園園.電力電纜局部放電在線檢測技術研究[D].西安：西安電子科技大學，2019.

[2] 李宇烽，才英博.高壓電力電纜局部放電檢測技術研究[J].民營科技，2017（04）：54.

[3] 宋作光，袁芳凌.電力電纜局部放電檢測技術的探討[J].工業設計，2016（11）：166-167.