高壓電力電纜局部放電檢測技術探究

吳由予

摘要：本文深入探討了電力電纜局部放電帶電檢測技術以及其在電力系統穩定運行中的積極意義，促進了電力系統更加穩定的運行。

關鍵詞：電力電纜;局部放電;檢測;鋪設

一、引言

電力電纜局部放電檢測技術是指由局部放電引起的不同物理現象的實際依據，還需通過產生的不同的物理現象對局部放電的狀態進行描述并且做出反應。目前來說，電力電纜的局部放電檢測技術主要有超聲法，高頻脈沖電流法，超高頻法，化學檢測法和光學檢測法。下面簡要介紹這些方法。

二、試驗電源系統的技術要求

如果要進行高壓電纜完成測試，需在給電纜線增加壓力的過程中進行。通常選擇高壓變頻諧振電源，無局部放電諧振測試系統在高壓變頻諧振測試系統中至關重要，充分了解高壓連接部分的設計原理可確保在額定電壓下不會出現局部放電。逆變器與其他組件之間的區別在于，在脈沖調制越過零點時將出現尖脈沖現象。諧振測試系統的工作狀態沒有完全結合局部放電檢測的要求，在非常低的輸出電壓測試下檢測到電力系統本身的局部放電，對信號來源進行判斷可以發現其與高壓電抗器有關。在放電過程中，內部信號較強，并保持與電纜相同的頻率電壓，這掩蓋了電纜的放電頻譜圖，無法實現電纜線的放電檢測。

三、驗電源供電容量和供電方式選擇

測試電源可以分為兩種模式：柴油發電機車供電和變壓器供電。通常情況下，測試站點無法提供進行交流耐壓測試所需的變壓器電源，因此必須配合合適的柴油發電機車一起使用。電源的容量和諧振系統的測試容量和品質因素（Q值）密切相關。諧振系統的Q值越高，測試相同長度的電纜時所需的電源容量就越低。當變壓器電源模式提供測試電源時，通常使用箱式變壓器。當現場電源不滿足測試需求時，一需要結合柴油發電機車供電。在選擇柴油發電機車的容量時，有必要考慮其內部損耗，該損耗應比變壓器的電源容量高約2倍。

四、高壓電纜局放信號特征分析

高壓電纜局放信號有以下特征：（1）高頻信號的傳播衰減率高。在測試過程中發現高壓電纜的內、外半導體層與高頻信號之間存在較強的衰減，衰減率高達90%/km。在檢測中，通過借助電纜接地線的方法進行局部放電巡檢，這種方法在一定程度上提高了從電纜端部檢測線路局部放電的局限性，并結合分布式局部放電檢測確保檢測準確性。高壓電纜上高頻信號會隨著頻率衰減的增加而增加，一些特定頻率下，會出現突然迅速增加現象，最終影響信號的衰減程度。高壓電纜局部放電檢測的最佳檢測頻率范圍是1到20MHz。當檢測頻率達到20MHz時，觀察缺陷點的位置可以發現主要出現在測量點的接合絕緣表面。（2）放電量小。在檢測高壓電纜線路的過程中，詳細分析了產生局放時存在的缺陷，發現高壓電纜局放的信號較小，屬于微小放電水平。（3）缺陷的類型更加復雜。高壓電纜局部放電檢測過程中存在多種缺陷，形式多樣。主要在于電纜和附件之間，以缺陷的位置劃分，包括內部和外部半導電層缺陷和接頭制造缺陷等。在分析缺陷特征時，它會在地圖上顯示出復雜性，從而增加了在實際現場檢查中進行缺陷診斷的難度。

五、電纜線路接地系統的處理方法

（一）高壓電纜局部放電檢測試驗原理

本次高壓電纜局放測試主要使用220kV電纜線路進行交流耐壓測試，并采用雙回路，選取銅芯交聯聚乙烯絕緣電纜，以隧道敷設為主，長度為800m，額定電壓和電容控制在220kV和0.214μF/km。為了保證測試的順利進行，首先要弄清室外終端和GIS終端的接地方式。前者為直接接地，后者主要基于電壓保護器接地

（二）高壓電纜局部放電試驗操作步驟

首先要了解交流耐壓測試過程和局部放電檢測的原理，在測試設備的布置和連接過程中，用高壓導線連接連接耐壓測試設備，戶外終端，檢測主機，高壓導線，同步線圈，GIS終端和高頻CT。高壓電纜的局部放電測試信號采集方法主要包括局部放電信號采集和同步電壓信號采集。前者主要使用高頻傳感器，中間接頭接地盒，GIS終端保護接地盒和戶外終端接地保護盒，并且準確地將三者安裝在接地線上;當同步電壓信號采集器采集信號并與電纜主體連接以準確采集電流信號時，它起著同步電壓信號采集器的作用。同時，應將相位和電壓相位之間的相位差控制在最佳范圍內，通常為90°，使測試更為精確。

（三）高壓電纜局部放電試驗結論與數據分析

測試完成時根據電纜分布參數特性使用分布式局部放電檢測系統，將高頻CT采集單元和檢測單元安裝在每一個接頭處，通過光纖連接可以同時測量整條電纜上所有檢測單元，方定位放電源。高壓電纜局放測試前期要及時收集背景干擾測試數據，繪制頻譜特征分布圖。在分析功率信號干擾時，可以發現，當功率信號為3MKHz時，此時干擾最小。在進行交流耐壓測試時，傳播信號主要是電抗體的放電信號，電纜接頭中無局放。

六、220 kV電纜線路試驗實例分析

（一）試驗電纜概況

以某供電公司為例，在220kV電纜上進行帶有局放檢測的交流耐壓測試。電纜采用隧道敷設雙回路，長800m，額定電壓為220kV且容量為0.214F/km的單芯1600mm2銅芯XLPE絕緣電纜。每條電纜1組絕緣中間接頭。戶外終端采用直接接地，GIS終端通過電壓保護器接地。

（二）試驗設備的布置方案

進行帶局放檢測的交流耐壓測試時，應將局部放電收集單元（高頻CT）安裝在電纜線的整個范圍內的中間接頭、戶外終端和GIS終端上，并用光纖相應的檢測單元與戶外終端連接。主機將完成所有檢測單元的操作和控制。在耐壓測試的同時，對中間接頭和終端進行局部放電測試。取下中間接頭保護盒的屏蔽蓋，用短線直接將兩側電纜的金屬屏蔽層短接。在加壓過程中，取下GIS終端接地保護盒的保護蓋，斷開保護層保護器，并使用接地線將其暫時直接接地。

（三）信號采集方式

（1）局部放電信號采集方法。用高頻傳感器（HFCT）收集局部放的電信號，戶外終端接地保護盒、中間接頭接地盒、GIS端子保護接地盒的高頻CT分別安裝在接地線、短接線和接地保護器的臨時短接線上。（2）同步電壓信號采集方法。同步電壓信號收集器安裝在電纜的主體上，收集電流信號，其電壓和相位之間的相位差固定為90°。通過局部放電檢測設備校正該相位差。三個局部放電檢測單元進行電壓同步，信號采集使用相同的同步信號。

（四）測試方法和數據分析

對電纜加電壓之前，首先要測試線路的背景干擾。根據測試的背景干擾信號數據，分析其頻譜特性發現，干擾信號的頻率成分一般在2.5 MHz以下。因此，功率信號在3MHz附近干擾較小，因此主要分析3MHz + 250kHz的信號頻譜。通過帶有局放檢測的交流耐壓測試，該測試可以檢測電抗器的放電信號及其沿電纜接頭的傳播信號。

七、結語

掌握高壓電纜電源局部放電測試系統和電源電容的技術，在局部放電檢測信號中明確實際放電量和最佳檢測頻率范圍，提前做好電纜接地系統的處理，并根據具體情況處理高壓電纜部分。分析放電檢測技術的有效性將有助于提高整個高壓電纜操作的可靠性。

參考文獻：

[1] 孫永輝，王馥玨，鄧鵬.高壓電纜局部放電帶電檢測技術的應用研究[J].南京理工大學學報，2019，4.

[2] 吳昊，趙睿，等.高壓電纜交接試驗中分布式局部放電檢測技術的應用[J].山東工業技術，2018，14.

[3] 于東明.電動車組高壓電纜局部放電檢測技術[J].鐵道車輛，2019，3.

[4] 陳茂榮，楊忠，牛海清.中壓電纜缺陷原因及其狀態檢測技術現狀[J].電線電纜，2013（6）：180.