探析高壓電力電纜局部放電檢測技術

賈余超

摘要：高壓電纜發生局部放電情況，將會危害高壓輸電安全，從而用戶正常用電受到影響、企業收益降低，不利于社會安定。本文針對高壓電力電纜的局部放電現象進行分析，討論其原理及原因，并結合現有檢測技術，把局部放電問題于初始階段做以檢測，進而提供適當維修辦法，保障高壓電纜輸電安全。另外檢測技術應用階段中常出現的干擾信號問題，也將會影響局部放電的精準檢出，因此對檢測技術質量作出分析，提出抗干擾措施。

關鍵詞：局部放電;高壓電力電纜;檢測技術

引言：電力電纜自面世來，幫助電網建設規模逐步擴張，城市內電網線路的運營面積也有所增長，由此高壓電力電纜的應用范圍變得日益廣泛。電力電纜處于長期運營時，會發生安全缺陷，比如絕緣性能的下降等，因此長期電流荷載情況下，將有一定幾率發生局部放電危害，對電纜輸電安全造成巨大安全隱患。當前使用到的檢測手段能為電網管理提供現場數據，讓管理人員通過檢測結果了解高壓電力電纜的實際損害情況，以此針對性開展維修流程，提高電力產業運行優勢。

一、局部放電現象的原理及原因

局部放電情況發生，將會對電纜運行起到不利影響，因此分析其危害發生原理，對解決該問題有一定意義。電纜絕緣體的內部會因制造/施工階段殘留氣泡或雜質污染，而當開始輸電行為，該部分氣泡、雜質區域的擊穿場強較低，其數值甚至低于平均數值下的擊穿場強，因此更易發生放電現象。輸電行為下，電纜產生電場作用，而絕緣系統中的上述部位較易發生放電行為，當并未貫穿導體時，該種行為被稱作局部放電，其對電纜電路危害較大。局部放電屬于異常放電現象，因此每發生一次局部放電都會使絕緣介質性能下降，同比分析，當發生較小規模的輕微局放，則絕緣強度較為緩慢的呈現下降趨勢;強烈局放，則下降幅度加劇，由此造成電力電纜設備/線路損壞。

二、高壓電力電纜放電檢測技術

（一）脈沖電流技術

該方式采用脈沖電流，以此來獲得放電量，是一種相對簡易且應用廣泛的局放檢測手段。可以借由檢測阻抗、各類接地線和繞組來判斷局放引起位置的脈沖電流情況，而其中電流傳感器通常按頻帶可分為窄帶和寬帶兩種。窄帶傳感器一般在10KHZ左右，具有高靈敏度、抗干擾能力強等優點，但輸出波形嚴重畸形。寬帶傳感器帶寬為IOOkHz左右，具有脈分辨率高的優點，但信噪比低。該方法的主要缺點一是由于檢測阻抗和放大器對測量的靈敏度、準確度、分辨率以及動態范圍等都有影響。因此，當試樣的電容量比較大時，受耦合阻抗的限制，靈敏度也受到一定的限制;二是測試頻率低，一般小于1MHz，因而包含的信息量少[1]。

（二）高頻電流技術

使用高頻電流方法檢測局放，是一種相當常見的檢測技術，檢測期間只需要檢測電纜本體、接地線等兩個位置便可完成檢測，因此該方法也相對便捷。電纜的內部產生局放電流后，其中一部分電流將會經由外屏蔽層的接地導線直接流入大地，給電力企業帶來一定比例的線損率，不利于輸電效益的產生。針對該種電流損失模式，在接地線上接入高頻的電流傳感設備，當接地線上有電流經過，能敏銳感知，以此判斷有無局放現象發生。另外，電纜其主體作為導電線路，其本身可成為感應天線，所以該種檢測方式雖然操作簡便，但需要防止環境中的電磁信號干預，比如廣播干擾便能影響到傳感器運行效果，因此在其應用中需要將數據做以一定處理，方可提高檢測精度。

（三）超聲波技術

電纜內部當發生局放情況時，同時會伴有超聲波被發射出來，因此檢測局放還可通過對伴生超聲波信號進行檢測，以此來判斷是否存在局放現象。使用超聲波檢測設備探測局放過程中的超聲波信號，比如超聲波傳感器設備便能準確監測超聲波信號，該設備有效將電氣連接檢測變為了聲波檢測，所以規避高壓電力電纜連接時可能會發生的危害情況，適合在不能將電纜斷電時進行帶電實時檢測。電纜變壓器的絕緣構造相對復雜，不同聲波介質會造成不同程度的聲波衰減過程，由此提供了聲波檢測標準，不過聲波檢測相關設備對于電磁干擾的抵抗能力也相對較差，所以需要不斷提高超聲波檢測靈敏性。

（四）化學檢測技術

當變壓器中發生局部放電時，各種絕緣材料會發生分解破壞，產生新的生成物，通過檢測生成物的組成和濃度，可以判斷局部放電的狀態。目前，該方法已廣泛應用于變壓器的在線故障診斷中。故障類型不同，故障程度也不同，氣體的組成和濃度也不相同，由此建立起來的模式識別系統可實現故障的自動識別。但直到目前，仍然沒有形成統一的判斷標準[2]。化學檢測技術可對早期故障/潛伏性故障進行相當靈敏的檢測，但化學檢測技術并不能準確反映出較為突發的故障類型，是其一大遺憾。

（五）射頻檢測技術

該檢測技術是從變壓器的中性點位置處測取信號，由此完成局放檢測。在測量期間，檢測信號頻率可以達30MHe，由此便可大大提高局部放電的測量頻率。另外測試系統安裝方便，檢測設備不改變電力系統的運行方式，對于三相局部放電信號的總合無法進行分辨，而且信號易受外界干擾[3]。社會對電力系統局放現象檢測力度加大，將數字化的濾波技術進行發展，該項技術與射頻檢測技術相結合，由此創造出了更加廣泛的應用前景。

（六）光測技術

局放現象產生時還會伴有光輻射，所以檢測光波數值也能側面印證局放現象程度。變壓器油中，不同放電現象的所發光波長度不同，不過其范圍大致在500-700毫米內。經過光電轉化后，檢測人員檢驗光電流的相關特性，由此便可準確識別局放現象，但光測方式所用設備相對昂貴，在現實中可用性較差。目前光測技術能在實驗室內較好的分析出局放特性和絕緣劣化的有關機理，其電力電纜現場作業能力有待加強。

三、檢測技術中的信號干擾分析

高壓電力電纜線路通常長達幾十里，因此對電纜線路中的局部放電現象加以檢測、定位，有其必要性。電纜作為導電線路，其自身具備一定阻抗，因此當高頻信號釋放的電纜一側會發生在阻抗失配時的反射結果，由此便會導致高頻信號發生疊加效應，此時接收檢測信號的難度較高，處理信號人員需要對該信號頻段做以精準掌控，才能獲得想要的信號源。現場檢測期間，還往往會伴有大量電磁影響，由此便將電纜的局部信號淹沒，檢測效果降低，不能做出精準的檢測結果。只有將不良干擾因素，如電磁干擾、阻抗失配等情況，加以分析解決，才能準確識別有用信號。

電網建設規模日益龐大，電力電網的局放檢測精確性對電網運營至關重要，針對現有局部放電信號較弱問題，應排除檢測背景中的干擾因素，提高信號信噪比，降低有用信號識別難度，提高檢測精度。所以在未來發展方向中，需要不斷提升檢測階段的抗干擾能力，以減少干擾信息為發展標準，提升各類檢測技術中的信號強度，完善局部放電檢測研究。

結論：綜上，現階段電力企業常使用到脈沖電流、高頻電流等技術對高壓電力電纜發生的局部放電情況做以檢測，但檢測效果仍有一定弊端，比如電纜連接復雜、電流傳播路徑不夠統一等，所以為提高檢測精度，應進行一定技術調整。避免檢測信號干擾情況，可采用提高信號信噪比方式，能準確辨別出檢測所需信號，保障檢測效果達到較高水平。

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，2019，43（04）：505-510.

[2]荀華，楊玥，劉先舉，等.基于三通道局部放電帶電檢測技術的電力電纜狀態檢測與精確評價[J].內蒙古電力技術，2018，36（04）：71-74.

[3]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.