电缆故障预定位中局部放电测量技术的应用分析

龚秋成 翟俊芳

摘要： 近几年以来，我国的电力系统快速建设发展，在传统的电缆故障预定位中使用的技术已经无法满足当前的技术发展需求，在电缆故障中存在许多故障点无法击穿以及燃弧时间比较短，所以造成许多电缆故障点无法被有效定位。而局部放电测量技术作为一种比较有效的定位技术，其能够在电缆的绝缘状态下进行有效检测和定位分析。但是在不同电压等级下电缆设备，需要分别采用不同的局部放电测量技术，才能达到良好的测量定位效果。本文主要针对电缆故障预定位中几种常用的局部放电测量技术的应用进行了全面分析，并提出了相关结论。

Abstract： In recent years， with the rapid development of China's power system， the technology used in the traditional cable fault pre-positioning can no longer meet the current technological development needs， there are many failure points in the cable fault that cannot be broken down and the arcing time is short， so many cable fault points cannot be effectively located. The partial discharge measurement technology as a relatively effective positioning technology， which can effectively detect and locate the cable in the insulation state. However， in different voltage levels， cable devices need to adopt different partial discharge measurement techniques respectively to achieve good measurement and positioning results. This paper mainly analyzes the application of several commonly used partial discharge measurement techniques in cable fault pre-positioning， and puts forward relevant conclusions.

關键词： 电缆故障；定位；局部放电；测量

Key words： cable fault；positioning；partial discharge；measurement

中图分类号：TM247 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）20-0227-02

0 引言

目前，我国逐渐开始大量应用交联聚乙烯电缆线路，而且在以往电缆线路长期运行的过程中，其一直保持高负荷运转，很容易出现各种故障问题，如果出现电缆绝缘故障，在架空线路的电缆故障检测、定位时具有较大的难度，传统的电缆故障预定位方式已经无法满足当前的使用需求，在当前的电缆故障定位工作中，必须充分结合电缆绝缘电阻的大小来进行准确判断，然而按照断线、低阻以及高阻的要求分别采用不同的预定位方式。根据实践研究发现，针对故障点无法击穿以及燃弧时间较短等问题，需要合理应用局部放电测量技术来进行定位，才能使故障预定位更加准确，有效提高电缆故障的检修效率。

1 在电缆故障预定位中的几种常用局部放电测量技术

在电缆故障预定位检测过程中，局部放电测量技术作为比较常用的定位技术，其不仅能够在设备出厂、现场试验中的刀片有效运用，而且能够在电缆设备运行中出现故障时对电缆的绝缘缺陷进行检测，及时确定故障位置，在局部放电分析的过程中，检测技术作为重要基础技术，其能够对故障发生的原因和类型进行准确识别，把故障源的位置定位出来，通常在一些高阻故障或者闪络性故障的故障电缆系统中，通过运用电缆主绝缘，能够有效承接外部施加的电压，对于故障的部位能够进行局放。目前，在我国的电缆故障预定位中主要采用这样几种局部放电测量技术：

1.1 标准脉冲电流法

当前，按照国际标准的要求，标准脉冲电流法属于比较有效的局部放电测量技术，其主要利用测量阻抗在耦合电容侧的位置，以及穿过 Rogowski 线圈，对电缆的中性点或者接地点的局部放电脉冲电流来进行测试，经过测试可以充分了解电缆的放电量、放电相位以及放电频次。一般而言，脉冲电流法主要包含了宽带以及窄带测量等两种不同的方式。在运用宽带检测方法时，需要保证下限检测频率处于 30～100kHz 范围以内，确保上限检测频率处于500kHz以下，而检测频带宽度需要控制在 100～400kHz之间，通过运用这种检测方法，能够提升脉冲分辨率，其中包含的信息比较丰富，然而信噪却较低。在运用窄带检测方法时，其中产生的频带宽度只有9～30kHz，出现的中心频率主要为50kHz～1MHz，通过运用这种检测方法，能够提高灵敏度，防止各种干扰因素的影响，然而也存在一定的缺陷，那就是脉冲分辨率比较低，包含的信息量较少。

通常在电压等级为35kV或者以下的电缆线路中，应用IEC60270标准的脉冲电流测试方法，来准确检测和定位电缆故障点，笔者对标准的测量回路进行研究，并构建了测量回路图1。通过对标准测量回路图进行分析发现，Ca表示试品电缆，Ck用来表示耦合电容，CD表示检测阻抗，MI主要用来表示局放检测仪。

在应用外施电源来给故障电缆施加电压，从而导致高阻故障部位的局部放电激发出来，并且运用IEC60270标准测量的方式，也就是图1的要求来构建回路，从而对电缆故障来展开局放检测，这样能够利用耦合电容以及检测阻抗，把相关的放电信号检测出来，并且采用行波法的方式来准确定位电缆的故障点（具体如图2所示）。通过对高阻故障点来进行局放检测之后，可以发现信号将朝向电缆两端来进行有效传输，进而产生剧目脉冲信号反射路径，充分检测出来故障点到电缆近端和远端的距离。

1.2 分布式局部放电检测法

通常在电压等级达到110kV以及以上的高压或者超高压电缆线路中出现故障之后，采用分布式局部放电检测的方法来进行准确定位。通常来看，电缆电容明显大于标准测量回路的耦合电容，所以通过结合IEC60270的标准测量回路图的相关数据，并且构建完整的灵敏度曲线图（如图3所示），其中分别把Ck与Ca设置成耦合电容以及试品电容屏，其中qs和qm则设置成局部放电信号以及背景噪声。在运用标准测量的方式时，将会导致局部放电测量的灵敏度逐渐降低，从而掩盖了电容信号。

同时，高压以及超高压电缆线路的整体长度比较长，所以在电缆线路中的故障点可能会出现在非常远的距离，通常在电缆中传输相关的放电信号时，将会导致放电信号逐渐衰减，所以在电缆线路的故障点位置出现的局部放电信号将呈现快速衰减的情况，这也就造成检测点无法及时耦合信号，给故障定位带来极大的难度。所以对于高压以及超高压电缆故障的预定位而言，无法继续应用IEC60270脉冲电流的方法来进行检测，只有通过运用分布式局部放电检测技术，才能更加准确地检测定位高压以及超高压电缆线路故障。

在高压或者超高压电缆故障定位中应用分布式局部放电检测技术，需要在相应的接头接地线位置来安装合适的高频传感器，这样才能更好地采集局部放电耦合信号，利用检测主机设备对这些耦合信号进行分析、处理，能夠清晰地发现电缆线路中放电信号所呈现出的衰减状态，这样能够通过比较衰减的幅度值，初步定位故障点位置，了解局部放电信号的传输动态。通常在局部放电采集装置中出现的同步时间主要为纳秒级，所以会产生非常小的时间误差，也可以利用时间误差来定位故障点。

2 局部放电测量技术的现场应用实例分析

2.1 脉冲电流法的应用

在某10kV电缆退出运行多年之后，其绝缘电阻降低到28欧姆左右，在进行投入运用之后，没有应用到5分钟的时间，就出现了跳闸问题，通过测试发现，其中的绝缘电阻已经严重降低为5欧姆，而且存在非常大的泄露电流问题。所以决定采用IEC60270标准的脉冲电流法方式对电缆故障进行检测，在电缆的电压增加至3.8kV之后，在电缆中检测发现的放电信号反映了局部放电相位特征，所以运用行波法的方式对电缆故障进行准确定位，根据最终的计算测试发现，电缆的故障处于电缆近端的95.28位置，和电缆远端的距离大约为60.46m。

2.2 分布式局部放电测量法的应用

在某110kV电缆的耐压试验中发现，110kV电缆存在非常严重的闪络性故障。为了准确定位故障，所以选择应用分布式局部放电测量的方法来进行故障定位。整个110kV电缆的长度为8km，其中包括9组中间接头以及2组终端接头。在运用分布式局部放电测量的方法进行定位测试时，主要针对3号-7号位置之间的5个接头来进行检测定位。根据测试结果发现，在5号接头的位置出现了最大的局部放电信号，所以可以说明故障点和5号接头比较接近，并且经过最终计算发现，故障点和5号接头之间的距离只有28.17m。

3 结语

综上所述，在电缆故障预定位工作中，通过运用局部放电测量技术，能够准确测量定位电缆故障。同时，需要根据电缆的电压等级合理选择应用标准脉冲电流法以及分布式局放测量法，才能准确检测和定位电缆故障，并对故障进行检修。

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