配網電纜高頻局部放電檢測方法研究

摘 要：隨著城市化進程的發展，配網電纜的使用率已經越來越高，對電纜的局部放電檢測可以方便及時發現電纜本體及終端的各種缺陷。本文使用高頻局放檢測的方法對10kV電纜終端和中間接頭進行了檢測，發現接地線處測量到的放電幅值遠大于本體測量到的幅值，為本體測量幅值的近5倍，即接地線處的測量比本體處的測量有效，因此在實際工程中選擇測量位置時應優先選擇接地線處進行測量；另外，高頻局放和振蕩波測量結合可以很好地判斷配網電纜中間接頭處的故障。本文所得到的結果對電纜的運行維護提供技術支撐，從而保證電網的穩定、可靠運行。

關鍵詞：局部放電；高頻檢測；相位分辨局部放電；配電電纜

1 概述

電纜線路是城市電力的主要輸送方式，早期敷設的XLPE電纜主絕緣制作工藝欠佳，在長時間帶電運行過程中絕緣缺陷可能會進一步發展為絕緣擊穿薄弱點產生局部放電，造成重大經濟損失［1］。因此實現對電纜絕緣缺陷局部放電的檢測與定位，有助于掌握電纜的絕緣狀態及缺陷情況，從而更科學合理地制訂電纜的檢修計劃進而提高供電的可靠性。

電力電纜中的局部放電通常伴隨著各種物理化學反應，如電脈沖、電磁輻射、超聲波、光、熱等現象［2］。電氣設備中局部放電的常見檢測方法可分為電氣檢測與非電氣檢測［36］，電氣檢測方法包括脈沖電流法［7］、特高頻（UHF）檢測［8］以及高頻電流互感器（HFCT）檢測［9］，非電氣檢測方法主要包括超聲波檢測［1011］和紅外檢測［12］，由于其高安全性和高靈敏度，高頻局部放電檢測得到了廣泛應用。目前，高頻電流法用于PD檢測的技術不斷完善，并廣泛應用于電力工程活動中。意大利和英國的公司已研發出成熟的高頻電流局部放電檢測設備。

本文使用高頻局放檢測的方法對10kV電纜終端和中間接頭進行了檢測，研究得到了電纜不同位置處的局部放電信號特征，并且通過高頻局放和振蕩波測量的結合可以很好地判斷配網電纜中間接頭處的故障。

2 研究方法

本文所使用的傳感器為射頻，帶寬為100kHz～30MHz；信號采集模塊的采樣率為100MS/s，帶寬16kHz～30MHz，以觸發方式進行采樣。采集得到的信號中會出現通信干擾、白噪聲、周期性和非周期性的窄帶脈沖等噪聲信號，因此通常需要使用單次波形分析、TF聚類分析、譜圖分析等方法進行噪聲的識別從而進行去噪。最后通過處理后的信號特征進行配網電纜的故障識別并進一步定位放電源。常用的高頻局部放電檢測設備有PDCHECK、OMICRO MPD600和DIAEL，這幾種設備各有優缺點，可以根據被檢測設備和實際需求選取不同的檢測設備。

3 研究結果

3.1 10kV電纜終端高頻局放檢測結果及分析

本文使用高頻局放檢測的方法對10kV電纜終端進行了檢測，所使用的設備為PDCheck，帶寬為16kHz～30MHz，檢測對象為兩個環網柜的進線、出線間隔。

檢測得到了鎧裝接地、銅屏蔽接地處以及終端本體處的放電圖譜如圖1所示，檢測得到的測試幅值和等效放電量如表1所示。

通過表1中的結果可以看出，接地線測量到的幅值遠大于本體測量到的幅值，為本體測量幅值的近5倍，這與局部放電信號的傳播路徑以及電纜線芯對局放信號的干擾有關。接地線測量比本體測量有效，優先選擇接地線測量，但是當無法進行接地線測量時，本體測量也可以發現絕緣缺陷。另外從圖1可以看出，接地線和本體測量的統計譜圖基本一致，因此并不影響對絕緣缺陷類型的判斷。局部放電信號在電纜鎧裝和銅屏蔽中傳播時，衰減較大，因此就近測量的檢測效果更好。

3.2 10kV電纜中間接頭的疑似缺陷檢測

本文使用同樣的方法對電纜井下的環網柜出線間隔和進線間隔的電纜中間接頭進行了檢測，所得到的放電圖譜如圖2所示。

由圖可知，被測電纜中間接頭存在絕緣類放電特征，但是不屬于該電纜終端缺陷，可能是遠端放電信號傳播所致；同時根據對側終端的測量結果，未發現異常信號，故推測為電纜中間某個位置（中間接頭可能性較大）異常。

根據判斷，本文對相應中間接頭進行了檢測，中間接頭檢測點1的PRPD頻譜和分類特征圖（CFP）如圖3所示。

由圖3可知，1號接頭處的放電脈沖頻率大于10MHz，根據脈沖信號的高頻成分隨著傳播距離增加衰減較大，由于在放電位置附近脈沖頻率一般大于10MHz，故可以得出該放電脈沖位于測試點附近，并且一般電纜的缺陷多出現在中間接頭處，故判斷1號中間接頭在運行電壓下存在局部放電。

將本文得到的檢測結果與圖4中振蕩波數據進行比較后發現，在距離測試端的350米左右處，A、B和C相均有放電特性出現，而在C相的285米處也有放電特征出現。根據放電幅值和放電次數來看，C相放電幅值較大和放電次數較多，故C相的絕緣狀態相對較差。在1號中間接頭位置存在放電，且根據振蕩波測試數據，大致推斷C相放電特征較為明顯的可能性較大，且在運行電壓下C相也依然有放電特征存在的可能性較大。

結論

本文使用高頻局放檢測的方法對10kV電纜終端和中間接頭進行了檢測，發現接地線處測量到的放電幅值遠大于本體測量到的幅值，為本體測量幅值的近5倍，這與局部放電信號的傳播路徑以及電纜線芯對局放信號的干擾有關，即接地線處的測量比本體處的測量有效，因此在實際工程中選擇測量位置時應優先選擇接地線處進行測量；另外，高頻局放和振蕩波測量結合可以很好地判斷配網電纜中間接頭處的故障。

參考文獻：

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項目：江蘇省沿海電力基礎設施智能化工程研究中心科技項目（項目編號：F20235218）

作者簡介：楊甫（1983— ），男，漢族，河北保定人，碩士研究生，副高級工程師，研究方向為電氣工程。