电缆局部放电检测

张瀚++杨亨++徐晖++黄远峰

摘 要 随着我国电力系统网络不断的完善，对于高压电缆逐渐的重视；高压电缆不仅是系统的重要组成部分，自身也具有一定热性能、机械性能等特征，所以被广泛的应用到输电、配电网络中；但是高压电缆运行故障，一直是电力系统研究的重点，尤其是电缆附件造成的故障，使其电缆运行，受到严重的影响。也说明了电缆环节的薄弱性。同时随着电力系统不断的优化，对其高压电缆的运行，提出了更多的要求，加上电缆附件制作工艺的繁琐性，风险控制是相对复杂且不容易的，对此加强高压电缆的绝缘检测，是非常有必要的，从而更好的促进电力系统的可持续发展。

【关键词】电缆 局部放电 检测

我国以往对其高压电缆检修，是采取预防性试验，即离线检测的方法；这种检修的方式，不仅影响其电力生产，同时也存在检修周期长，人力、物力大量耗费等问题；而当前的在线检测方式，提高了电缆附件维护、检修、更换的效率，同时特征信号不仅准确，且判断迅速，是以往检测技术质的飞跃；成功的实现了事故检测，到事故预防的转变，有效的降低了事故发生率。同时在线检测技术，还存在数据精确，反应迅速等特征优势，是未来电缆局部放电检测发展的主要趋势。

1 局部放电的原理

电缆的绝缘体内部，容易受到外界干扰因素影响，优势是在制造、加工中的，多少都会存在气泡等各样的杂质，使其该区域的击穿大幅度的降低，继而容易出现放电现象。电缆在使用时，受到电场作用影响，绝缘体内部，出现部分区域放电，但是并没有贯穿施加电压导体间的，称为局部放电。在相关局部测量规范中，对其局部放电的定义，也做处理一系列的描述，即部分桥接的放电现象，在导体附近发生，也可以不发生；但是这种情况的出现，无疑是一种安全、质量问题隐患，使其电缆出现老化、绝缘击穿的情况，不利于电力系统的长寿命发展。

针对于电缆局部放电检测工作的展开，是为了更好的通过检测局部放电信息的收集、分析，对其存在的早期问题、风险、隐患，进行技术的发现、处理，从而更好的推动其电力系统的可持续发展，完成任务交接。局部放电现象，主要发生在绝缘内部，受到电场作用影响，内部氣泡中气隙中的空气分子，出现了游离情况；此时正负电子，会向着不同两端的极性，进行集结作用，电荷得以集聚，气泡场强增大，使其出现击穿情况；伴随着脉冲电流的产生。

2 电缆局部放电在线检测方法分析

局部放电检测。可以根据其放电产生中，所表现出来的各种物理现象进行分析，并通过一系列的物理量，对其局部放电状态进行描述。其中在其绝缘内部，产生局部放电时，会出现电脉冲、电磁波、超声波、光、热等现象，或是出现新的生成物、气体压力、化学变化等状况。

电缆局部放电在线检测的主要方法，包括差分法、方向藕合法、电磁藕合法、超高频电容藕合法、超高频电感藕合法、超声波检测法。

2.1 其中差分法

工作原理如图1所示。

主要检测结构，是由XLPE电缆、金属屏蔽、中间接头、绝缘垫圈、金属箔、检测阻抗促成，具有检测简单安全、可进行在线检测的优势，同时存在高频信号传播不稳定，灵敏度不高的缺点。

2.2 方向藕合法

应用到的方向藕合器结构，是由于电缆绝缘连接的电极板、罗戈夫斯基线圈、终端阻抗构成。当局部放电信号，经过电缆传递时，此时电容、线圈上，会对其脉冲信号进行感应；同时系统中，两个方向耦合器的安装，会根据耦合到的放电信号，判断放电脉冲信号的来源。

2.3 电磁藕合法

应用由罗氏线圈、前置放大器、频谱分析仪等组成的电缆局部放电在线监测系统；检测的原理，局部放电信号存在时，金属屏蔽层，会对其脉冲电流进行感应，当脉冲电流，传递到传感器时，会在其二次绕组部位，感应出存在的异样信号，从而得到局部放电信息。

2.4 超高频电容藕合法

其超高频电容藕合器，主要由金属屏蔽层、电容藕合器、导线芯、外半导电层、XLPE绝缘组成，当其处于超高频条件时，外半导电层阻抗，与绝缘层阻抗可比，地球浅层地表的电位，为金属屏蔽层，从而测量出其高频信号。该方法的优点，表现为设计电容耦合器，极限频率为500 MHz，常用作电缆、附件局部放电的超高频传感器，照比以往的局部放电测量，自身的灵敏度要更高。但同时也存在超高频信号衰减问题，需要在其电缆接头、端部，借助传感器的安装，实现局部放电测量工作，容易对其电缆表层，造成不同程度的破坏。

2.5 超高频电感藕合法

是采取线圈，当做其传感器，对其螺旋状金属屏蔽电缆，实施局部放电检测，也是一种在线监测方式。

2.6 超声波检测法

该检测系统，以压电晶体，当做传感器；压电晶体具有信号、电荷量转换的性质，通过前置放大器，实现光电的转换，经过光电元件转换，实现光、电信号的信号；最后在示波器上，显示出其放大后电信号。具有简单安全的优点，以及灵敏度较低的缺点。

3 存在的问题

XLPE即交联聚乙烯，电缆局部放电在线监测技术，目前还存在一定的弊端，受到技术、经济等方面的影响，在实际意义上并不是理想，并且也只能在实验室中完成，制约因素包括外界磁场干扰源、信号量幅值低、信号原始波变形、信号识别不专业、XLPE电力电缆绝缘评价标准不完善等方面的原因；使其点看局部放电在线检测技术，难以得到良性发展。其中影响局部放电，在线监测中的干扰因素，包括连续性正弦干扰、白噪声干扰、脉冲干扰，而连续性正弦干扰、白噪声干扰，干扰强度、分布，都是非常严重的，甚至根本检测不到局部放电脉冲信号。同时脉冲干扰、放电脉冲信号，两者之间存在一定的相像性，对此对于放电脉冲的影响，也是非常大的，使其信号收集人员不易信号收集；对此干扰信号的抑制，也成为了目前加强局部放电在线监测的质量、灵敏度问题的关键。

4 改善项目研究

4.1 在线监测系统简介

本项目的电缆接头局部放电检测装置，有效的结合了软硬件优势，包括多通道分配器、高频信号处理模块、AD采集单元、处理运算单元、输入输出接口电路、电源系统。通过多通道分配器、AD采集单元，实现同步个电源的各相电压电压幅度、角度信息的采集各，然后通过硬件滤波、软件路波、FFT算法运算后，得出各路电压的电压幅度、相互角度关系，达到电缆局部放电测量的目的。电缆接头局部放电检测装置，有效的改善了以往离线检测的缺点，只要把装置安装在电缆接头位置，就能实现电缆状况的实时检测，如局部放电量，超过设定的数值，会及时的发出警告。同时也是一个强抗干扰能力的检测技术；其中电缆接头局部放电检测装置的结构框图、现场检测图、处理运算单元的电路图、电源系统的第一电源电路的电路图、电源系统的第二电源电路的电路图、输入输出接口电路的电路图，分别如2—7图所示。

4.2 电缆接头局部放电检测装置技术分析

4.2.1 本装置的技术关键点

（1）电缆接头局部放电检测装置研制；电缆接头局部放电检测装置，关乎高频信号的采集，通过电缆接头周围超声局放信号的采集，并经过信号处理、数字滤波技术，实现电缆故障的定位，局放量的量化，其中GUI界面设计如图8所示。

（2）现场连接；电缆接头局部放电检测装置，有内部超声局放、外部特高频采样两种方式，可以通过两种方式，实现现场测量数据的互补。

4.2.2 创新点

（1）操作方便，不用停电；可实时对其处于运行状态的电气设备局部放电，进行带电检测。

（2）操作智能化；不用考虑局放放电次数、放电相位、放电图谱的变化等方面的内容，仪器复杂的数据处理、智能判断，能够保证电气设备局部放电的测量高效、准确性。

（3）传感器多样化；传感器的不同配置，能够灵活、高效的对变压器、开关柜、GIS、电缆、高压线路等设备进行检测，体现出了仪器的灵活性。

（4）进口传感器的高灵敏度。进口高灵敏度传感器，比以往传感器增益高，有助于交叉互联电缆接头故障定位技术的实现。

5 总结

综上所述，通过对于其电缆局部放电在线检测的分析，发现我国常用的电缆局部放电在线检测方法，受到技术支持、资金等方面的影响，虽然具备了在线检测技术的理论，但是在实际操作上，受到现场噪音、因素复杂等方面的影响，抗干扰能力不够，对此还存在一定的弊端。自从在线检测技术的研究发展，人们也充分的意识到了离线检测技术的避免，以及优化的必要性；通过对于以往差分法等技术的经验总结，研究出了新的电缆接头局部放电检测装置，不仅对其以往在线方法设计、实践上的弊端，进行了优化；同時也进行了一系列的创新，注重抗干扰方法的开发，结合多种检测技术的经验，有效的提高了其局部放电检测的质量、效率；是当前电缆局部放电检测技术的创新，是电缆局部放电在线检测技术发展的重要里程。

参考文献

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作者单位

广东电网有限责任公司潮州供电局 广东省潮州市 521000