高壓電纜交流耐壓局部放電檢測技術研究

趙莉君

摘要：在改革開放的新時期，經濟在快速發展，社會在不斷進步，圍繞高壓電纜局部放電檢測試驗電源系統的技術進行闡述，詳細分析試驗電源供電容量和供電方式的選擇，了解高壓電纜局部放電檢測信號特征。

關鍵詞：高壓電纜;局部放電;接地系統

引言

隨著供電負荷不斷地增容，電纜用量也不斷增加，同時故障率也大大增加。局部放電是造成電纜絕緣損壞的主要原因。局部放電檢測分停電檢測和帶電檢測，但由于煤礦供電可靠性要求高，進行停電檢測影響生產進度，帶電檢測就顯得尤為重要，目前最常見的電纜帶電檢測方法為高頻局部放電測試。高頻局部放電儀廣泛用于電纜、變壓器等設備的局部放電檢測。

1高壓電纜局部放電檢測的必要性

高壓電纜作為電力傳輸的重要介質，同時擁有良好電氣性能、耐熱性和強機械性能等諸多優點，近年來在電力系統的輸配電中廣泛應用;但是高壓電纜難以避免其自身存在的缺陷，尤其是在高壓電纜制作過程中難以保證其絕緣的絕對完好，在安裝鋪設電纜時，容易因機械力導致絕緣受到擠壓等損害，更重要的是長時間使用后因為濕潮、土壤侵蝕等導致絕緣被腐蝕受損，這些隱患最終會引起高壓電纜絕緣的擊穿。高壓電纜因其鋪設的特殊性而導致故障排查和檢修難度相當大。據不完全統計，電纜附件故障已經占到了高壓電纜運行故障的近50%，尤其是高壓線纜的中間接頭和終端接頭故障。出于高壓電纜鋪設及其高壓線纜的制作需求，電纜接頭在實際電纜鋪設中難以避免，因而對整個高壓電纜而言，接頭部位成為了運行故障易發點和電纜絕緣的薄弱環節。隨著我國高壓特高壓系統的不斷發展，電壓等級在不斷升高，隨之而來的是對高壓電纜接頭的絕緣要求更加嚴格，電纜附件制作也將更加復雜，其故障的風險也隨之提高，因此必須對高壓電纜接頭給予足夠的重視，做好其故障排查，以保障整個電纜系統的正常運行。為保證高壓電纜正常運行，就要定期不定期的對高壓電纜開展絕緣檢測。過去的多年，我國廣泛通過預防性試驗的方法進行電力檢修，這種檢修易造成停電，帶來了極大的不便;為在不影響正常的電力使用情況下進行高壓電纜檢修，近年來對于高壓電纜接頭的絕緣檢測日益成為新的研究熱點。通過對在線檢測技術的不斷研究，實現了通過電纜絕緣良好程度的特征信號及其判據對運行中的電纜絕緣是否存在被擊穿的隱患進行有效判定。

2高壓電纜交流耐壓局部放電檢測技術

2.1高壓電纜局部放電檢測試驗原理

此次高壓電纜局部放電檢測試驗主要采用的是220kV電纜線路，開展交流耐壓試驗，在實際檢測的過程中主要采用的是雙回路，對線路長進行測量，長度為800m，在試驗電纜材料的選擇上，主要是銅芯交聯聚乙烯絕緣電纜，將其試驗電纜的額定電壓以及電容量控制在220kV、0.214uF/km，在電纜敷設的過程中，主要以隧道敷設為主，檢測每回電纜線路的狀態，其中主要涉及絕緣中間接頭，在此試驗環節中發揮GIS優勢，為了確保試驗的順利進行，需要明確GIS終端以及戶外終端的接地方式，前者主要以電壓保護器接地為主，后者主要以直接接地為主，掌握中間接頭金屬屏兩側的接地方式，主要在GIS與戶外終端。

2.2電力電纜的敷設

我國最常見的電力電纜敷設的方式主要有：排管、電纜橋架、電纜隧道、電纜溝以及直埋等。為了對電力電纜能順利的通過進行確保，就要科學合理的選擇電力電纜的敷設，而且還要根據現場的實際情況加以調整，因此，現階段的電纜敷設就可以采用多種方式的組合。目前而言，在電纜鋪設的過程中大多數都選擇了隱蔽性較好的電纜溝槽設計，不過這種設計卻不是適用于所有情況下的，很多情況下還是需要采用磚砌電纜綜合溝。通常情況下，采用磚砌電纜溝槽的方式都會講其鋪設到綠化帶或者是人行道下，完成電纜鋪設后要先進行回填然后將原有的綠化或者是人行道進行復原。其中在設計蓋板的時候，需要全面的考慮的商業堆載為每平方米1t，而溝槽蓋板一般采用的都是預制鋼筋混凝土蓋板。蓋板的設計荷載也應該隨著局部荷載的增加而進行增加。電纜頂管處的兩端以及過路埋管的地方需要對工井進行合理的設置，在完成敷設之后，就需要在工井內充沙。工井采用預制梁板結構，磚砌井溝壁，活動頂蓋，一般情況下是不行車，只考慮行人、工程電纜在通過主干道路時，穿越方式采用的是導向鉆進非開挖鋪設MPP電力電纜護套管的方法，這主要是因為市政不允許進行封路和大開挖埋管的作業;如果是通過非主干道的時候，主要采用的就是破路開挖埋管。

2.3超高頻局部放電檢測技術

電力電纜接頭產生局部放電時，會產生單極性脈沖，且上升時間很短、脈沖寬度很窄，同時向兩個方向進行傳播，因傳播過程中會出現衰減和散射，因此當脈沖到達測量點時會導致脈寬增加、幅值減小。一般而言，能夠較好的檢測到脈沖波形。假如脈沖的上升時間和寬度在電纜局部放電脈沖的正常波動范圍內，那么就可認為該脈沖是電纜局部放電所致。Boggs和Stone通過不斷研究使測試儀器的1GHz測量頻帶成為現實，這種強大功率的測試儀器能夠成功測試出初始局部放電脈沖。在此強大的頻帶下，可通過衰減噪聲信號的方式降低噪聲對放電檢測的影響，從而更大限度的再現局部放電脈沖，以此深化對局部放電的機理研究。根據頻帶的寬窄，超高頻檢測又分為超高頻窄帶檢測和超高頻超寬頻帶檢測。后者帶寬可達幾GHz。由于超高頻超寬頻帶檢測技術能夠對噪聲起到明顯的抑制作用，同時又具有信息量大的優點，因而使用較多。超高頻局部放電檢測采用的傳感器主要為微帶天線傳感器，這種傳感器安裝在一個或兩個磁極上，可探測到單根定子線棒的放電。目前，微帶天線傳感器已被用于大型電力變壓器、電力電纜等設備的局部放電檢測上。

2.4高壓電纜局部放電試驗結論與數據分析

根據電纜分布式參數特征，竣工試驗時采用分布式局部放電檢測系統，在每一個接頭安裝高頻CT采集單元及檢測單元，通過光纖連接實現對整條電纜上所有檢測單元的同步測量，便于現場根據信號衰減規律對放電源進行定位。在高壓電纜局部放電試驗過程中，做好電纜施加電壓前期準備工作，及時收集背景干擾測試數據，準確制作頻譜特征分布圖。在對電源信號干擾進行分析時可發現，電源信號在3MKHz時干擾信號的頻率成分在2.5MHz以下，此時的干擾最小。在開展交流耐壓試驗的過程中，對傳播信號來源進行觀測，其主要來源與電抗器的放電信號，電纜接頭未出現局部放電的現象。局部放電檢測的交流耐壓試驗方式為確保電纜安全運行提供理論依據，采用無局部放電的高壓試驗電源設計方式可準確判定在電纜局部放電過程中存在的問題，發揮分布式局部放電檢測系統的優勢對放電源進行定位。

結語

本系統通過對高壓電纜的局部放電狀況進行連續不斷的監測，進而對設備的當前狀態及絕緣劣化發展的趨勢進行分析判斷，對設備的運行和維護提供決策參考，對設備存在的故障或潛在故障的判斷提供依據。采用在線監測系統，能隨時了解設備狀態，并根據設備狀況確定檢修計劃。此外，還能夠對偶然性的故障做出預報和趨向性預報，使隱患及時發現于萌芽階段，提高設備的安全性。