基于紅外和高頻局放檢測的電纜故障分析

程忠坤

摘要：當前，人們已經在電纜故障分析中應用了紅外溫度檢測和高頻局放檢測的技術。為了了解這兩種技術的應用效果，現對一則電纜故障的紅外溫度檢測及高頻局放檢測的技術進行分析，從分析的結果可知，紅外溫度檢測應用具有受外在環境因素小、檢測精度高、應用技術簡單的優點，卻也有應用成本較大的不足。局放檢測技術具有應用成本不大，適合在控制成本的前提下對使用高頻局放檢測技術電纜故障進行精確定位的特點。將兩種技術聯合起來應用，發揮其優勢，可以取得良好的檢測效果。

關鍵詞：紅外溫度檢測;高頻局放檢測;電纜故障

電力電纜在應用的過程中，由于多種原因會使電纜絕緣劣化，主要原因包括外力損傷、絕緣受潮、化學腐蝕、長期過負荷運行以及電纜接頭故障等。無論何種原因導致的絕緣劣化，都有可能造成電纜的應用故障。傳統的電纜故障分析技術存在檢測的危險系數高，定位較為困難的問題。隨著科學技術的發展，紅外和高頻局放檢測技術已經非常成熟，這些技術被廣泛應用在電纜故障的分析中。

1基于紅外和高頻局放檢測概述

在電纜線施工安裝及運行過程中，有多種因素會造成電纜的故障問題。無論由于哪種因素造成的電纜故障，都會出現電纜故障局部發生高溫及帶有絕緣受損的現象。過去，人們應用傳統的電纜檢測技術，這些技術的應用存在技術不直觀、危險系數高的特點。比如常用的測量電阻電橋法、低壓脈沖反射法、脈沖電壓取樣法等，這些方法都需要工作人員直接接觸電纜，獲取一些數據信息。傳統的電纜檢測技術難以持續的獲取數據信息，并且工作人員在獲取數據信息時，有一定的安全風險。紅外和高頻局放檢測技術，可以克服傳統電纜故障檢測分析的不足發。

紅外熱像測溫技術是應用光譜原理，通過采集電氣設備的紅外輻射，獲得測溫結果的一種技術。紅外輻射是對電磁頻譜進行檢測，紅外線波一般在0.75～100m間，它是肉眼不可見的光。紅外輻射可以獲取物體表面的溫度。在電纜絕緣發生局部劣化時，該劣化區域溫度會有明顯的升高。在電纜發生故障以后，應用紅外檢測，其發生故障的位置會出現異常的高溫。紅外檢測的方法，其實是應用紅外探測儀測量溫度的變化來反映電纜電流大小的變化，電纜溫度與電流正相關。電纜出現故障的位置，電流會突然變大，分析電纜電流的變化，可以快速定位電纜發生故障的位置。

高頻局部檢測的原理為電纜具有低通波的特性，只要頻率增加，那么從理論上說分量的衰減倍率也增加。當電纜出現局部放電現象以后，局部放電的位置會出現放電脈沖電流沿著接地線的軸向方向傳播，并在垂直于電流傳播方向的平面上產生相應的磁場。應用高頻電流傳感器對電纜運行的情況進行實時監測，高頻電流傳感器會在該磁中場中檢測出耦合放電信號，應用該信號可迅速定位局部放電的位置。

2基于紅外和高頻局放檢測的電纜故障情況

2.1項目概述

2019年11月4日，應用紅外探測儀及高頻電流傳感器對電纜進行帶電檢測。該次工程進行的環境溫度為15℃，相對濕度為70%。在監測的過程中，發現#001塔外側電纜高頻信息出現了異常，通過監測了解部分電纜出現了絕緣性放電的異常，并且高頻電流傳感器給出了局部放電的信號。

2.2監測及分析的過程

從獲得的數據資料了解三相接觸處的溫度測量為11.8℃、11.7℃、23.4℃，由獲得的數值可知，電纜外部溫度正常，內部異常。通過監測了解，電纜出現了局部放電，如果要了解局部放電的原因，需要應用高頻電流傳感器監測的結果進行分析。

3基于紅外和高頻局放檢測的電纜故障具體分析

PRPD：又稱相位分辯的局部放電，英文名為Phase Resolved Partial Discharge，它是把每個帶有相位標識百的局部放電脈沖按照相位顯示出來，將這些數據信息直觀化的圖譜。應用PRPD譜圖來分析局部放電圖譜。高頻電流傳感器應用柔性金屬作為電極，它在電纜本體上纏繞成環狀，與電纜的金屬屏蔽成層形成藉合電容，高頻電流傳感器可以獲得電纜內部的放電信號。應用這樣的方法，可以避免從接地線中獲取電流信號，造成干擾因素太多，帶來信號不精無償援助的問題。在應用高頻電流傳感器進行監測前，需要先進行原始放電量-相位譜圖來測量現場信號真實的情況，以此了解放電信號和噪聲信號之間的關系。通過PRPD圖譜結果可以了解，放電信號在正常的情況下的原始放電量相位譜圖。應用它作為局部放電圖譜的判斷依據。發現電纜內側出現異常放熱，這與紅外監測的結果一致。

為了進一步了解局部放電的情況，現對局部放電的單個時域脈沖圖譜進行分析得到單個時域脈沖譜圖，然后對當前出現了局部放電的電纜進行單個頻域脈沖譜圖進行分析，從分析的結果可知，該電纜的內測出現了較為明顯的局部放電現象。

為了進一步了解電纜的哪片位置出現了局部放電，將電纜分為A、B、C三片區域。為了精確的定位是A、B、C段中哪一段出現了局部放電，現再次應用放置高頻傳感器的方法，對這三段電纜進行排查。應用同樣的方法，可了解C段出現了局部放電的故障。

為了處理C段局部放電的問題，現停電對電纜進行檢修，通過檢修可以了解C段中間接頭應力錐的位置出現了放電灼燒的痕跡?，F已知局部放電的位置，以及局部放電的特征，結合檢修的實踐經驗可以判斷，由于C相C段中間接頭制作過程中潮氣過大，長期運行產生局部放電導致絕緣受損?，F對電纜進行檢修，通過測試，排除了故障。再應用高頻局放進行檢測，發現局測結果正常，電纜可投入到正常使用中。

4基于紅外和高頻局放檢測的電纜故障具體分析

應用紅外檢測的方法對電纜進行檢測，它的檢測優勢為它不受電磁的干擾、安全性較高、監測準確性較高、應用技術比較簡單。從該次的案例中，可以看到，應用紅外監測的方法，可以很快確定電纜內側存在故障問題。然而如果要應用紅外檢測的方法精確的對故障發生的位置進行定位，則需要花費大量的監測成本，它需要建立較大的寬帶傳輸通道，需要較多的高清相機拍攝視頻，而當前，人們通以為了電纜檢修花費大量的成本。相對的，高頻局部放電檢測則存在檢測成本應用小，并且應用較小的成本就能對電纜故障進行定位的特點。從這一則電纜故障判斷和檢修的案例中可以看到，先進用紅外檢測的方法，對電纜的故障進行初步定性，然后應用高頻局放檢測的方法，對電纜的故障進行逐段的分析，排除障礙，可以取得較好的檢測效果。應用高頻電磁耦合檢測技術適用于電纜終端及中間接頭的局部放電帶電的檢測，可以依照檢測的結果，對局部出現放電的位置進行定位，至放精準的找到電纜出現位置的區域。

傳統的電纜故障分析方法，需要人們近距離的接觸電纜，了解電纜故障特征以后再判斷電纜故障的問題。這種技術危險系數大，并且它對技術人員的技術經驗要求較高。紅外溫度檢測技術與高頻局放檢測技術是一種突破了傳統技術弊端的技術。它們把現代化的信息技術應用于電纜故障判斷中。當前人們將紅外溫度檢測技術與高頻局放檢測技術應用于電纜的檢測中。結合電纜故障顯示的特征可知其故障產生的原因，人們可根據原因找到故障排除的方法。紅外溫度檢測和高頻局放檢測各有其應用優勢，也有其應用不足，將兩者結合起來應用，可以發揮彼此應用的優勢，克服應用的不足，從而能夠取得良好的檢測效果。將這兩種技術聯合起來，應用于電纜檢測中，其檢測的效果良好。

參考文獻：

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