电力电缆局部放电在线检测技术探究

陈建华

摘 要：随着我国社会经济的发展，用电需求明显增加，电力电缆在电力传输系统中广泛应用。在长期运行中，电缆存在不少的问题。局部放电现象是一种常见的问题，主要是由于电缆绝缘材问题，体现出电力的缺陷和不足。目前，电力电缆局部放电检测技术有多种，结合放电脉冲波形特征，识别电缆局部放电信号，计算出其放电量，解决电力电缆中的局部放电问题。文章分析电力电缆局部放电技术，以期给相关部门的工作提供帮助。

关键词：电力电缆;局部放电;在线检测技术

中图分类号：TM755 文献标识码：A

电气设备检修技术主要有故障检修、定期检修和状态检修三个阶段。状态检修主要检测可靠性，根据设备状态开展预防性检测。通过状态检修，测量和识别设备相关参数，找出其中的劣化现象;对设备运行状态进行评估，保证检修的有效性和针对性，延长设备使用寿命，有效降低设备运行成本。因此，在电力电缆建设和运行过程中，要加强局放在线检测工作，以保证电力电缆的运行质量。

1 电力电缆局部放电在线检测技术分析

1.1 AE声发射检测技术分析

在电力电缆局部放电问题中，故障位置在放电过程中会产生10kHz～300kHz的声音信号。结合其产生的信号，利用相应的传感器，对声音进行判断，去除其中的背景噪声;借助信号放大器，完成信号的处理，采集相应的数据信息，确定声音的源头、位置以及问题情况。借助这样的方式，可以找出局部放电故障位置和故障点。同时，此种超声局放检测技术有着一定的局限性。电力电缆中，超声波传播从电缆局部放电点发射，会受到电缆护套的阻挡，其发射在空中的信号非常微弱。因此，在电缆和接头位置使用传感器是唯一有可能检测到信号的方式。电缆材料通常采取弹性较小的有机材料，其材质能够吸引局放中产生的压力波，使得超声波在电缆中传播的距离非常小，尤其是部分接头灌注有硅胶，更难检测到超声信号[1]。

1.2 UHF超高频检测技术

此种局放检测技术主要借助UHF天线完成检测工作，对局部放电位置的电磁波进行检测和分析，具有灵敏度高的特点，可以借助时间差的方式完成局放位置的定位。此种检测技术可以检测300MHz～3GHz之間的UHF信号。在具体检测过程中，借助相应的外置和内置UHF传感器，对其中的信号进行检测和分析，确定故障点位置。同时，此种局放在线检测方式也具有一定的局限性，电缆的低通特点影响局放检测效果。电缆是半导层结构，对脉冲的高频部分有着非常重要的影响，导致其脉冲削弱，脉冲幅值降低。在电力电缆中通常有一定的金属外套，对信号具有一定的屏蔽作用，给信号提取工作带来一定的难度。在这样的因素影响下，使得UHF高频检测技术通常在GIS终端使用。

1.3 化学检测技术

此种方式主要结合变压器局部放电情况，对其周围绝缘材料进行破坏分析，结合新的生成物合成原理开展检测。化学检测方式主要是对合成物组成和浓度进行检测，如果发现因为局部放电产生合成物，则判断出现局部放电问题。此种方式是一种常见的局部放电检测方式，在电力电缆在线故障分析中普遍使用。在判断其类型时，借助化学检测方式，主要是对不同气味和浓度进行判断，构建相应的识别系统，实现故障的自动识别。目前，在此系统建设中缺少统一标准，对早起的潜伏故障比较灵敏，但是对突出故障反应不够灵敏，影响局部放电检测[2]。

1.4 HF高频检测技术

在此种技术应用中，利用高频传感器，对局部放电产生的电磁信号进行检测。通过对信号进行后期处理，提出局部放电信号等相关参数，之后进行相应的统计和计算。此种检测技术的作业原理，如图1所示。在检测过程中，HF频率的范围在1MHz～30MHz之间，完成相应的PD检测。由于此种检测技术的局限性，通常在电缆附件检测中使用，在电缆附件位置可以适应传感器捕捉电磁脉冲。在电力电缆中，对于接地线电线中的局部放电电流信号，根据电磁耦合线圈和测量回路连接，通过HFCT高频检测方式检测，获取相应的局部放电信号，通常在电缆敷设后交接验收和运行中进行在线检测。HFCT高频检测方式应用中，可以更加方便地获取放电信号，具有非常强的灵敏度，覆盖范围较大，可以满足电缆局部放电在线检测要求，是一种有效的检测方式和手段。

2 电力局部放电定位技术分析

2.1 单端定位方式

在检测到电力电缆局部放电问题时，需要对放电位置进行定位，以提高局部放电测量的实效性。在发生局部放电时，局放脉冲从放电位置向电缆两端传播电磁信号。首先到达测量端的脉冲被称为该方向的直达脉冲，完成相应的局部定位，同时需要对其反方向脉冲进行测量。如果能够识别出直达脉冲和反射脉冲，可以很准确地确定局部放电位置。在实际检测中，借助单端测量方式，很难对局部放电位置进行确定，主要是反射脉冲的信号比较弱，或者受到噪音、波形等因素的干扰[3]。

2.2 双端定位方式

电力电缆局部放电定位过程中，借助同步收发设备，对电缆局部放电开展检测，完成放电位置的定位，是一种准确可靠的方式。通过这样的方式，可以弥补单端定位中的不足，如长电缆中信号减弱，反射脉冲大小降低，反射脉冲被背景噪音淹没问题;馈线电动机噪音干扰问题，局部放电波形读取困难问题;T形线路中电缆或者接头电缆的衰减和反射问题等。在实际检测中，为了增强其反射脉冲，使其从背景噪声中突显出来，可以借助同步收发设备，利用设备中的放电触发单元和脉冲发生装置，根据其工作原理开展测量定位，以保证反射脉冲测量顺利开展。利用同步收发设备，主要是借助高频电流传感器进行探测和发射，可以在五千米的电缆中使用。当触发器在上升边沿触发时，精密设备可以保证放电脉冲的测量精度。

3 电路电缆局部放电在线检测的应用

3.1 放电量小、现场干扰大、检出率较低问题

电力电缆局部放电检测中，由于检测时间有限，对放电信号难以做出准确的判断。局部放电普测检验报告中，通常给出多种疑似放电的结论。针对这些问题，采取相应的解决方式。针对疑似信号位置，可以在左右接头位置安装短期或者长期的检测系统，对其局部放电进行监控。对重点监护位置放电谱图进行定时保存，借助远程测量和控制技术，可以实现测点的随时检测。对疑似信号给出更加准确的结论，保证局部放电检测的准确性。

3.2 放电信号的传播问题

在局部放电检测技术应用中，对于放电信号的传播问题，可以对其接头位置的放电信号进行对比，通过信号大小和衰减规律分析，准确判断出局部放电的具体位置。通过对各个监测点的信号频带带宽进行分析，判断信号的远近位置，也可以对信号脉冲波形进行对比分析，利用行波传播方式完成放电定位。通过对其信号的图谱分析，可以判断信号是否属于同一个信号源。

3.3 信号干扰问题

目前，电力电缆的线路比较长，电缆检测定位非常重要。电缆自身具有一定的阻抗，高频信号释放的电缆满足阻抗失配的反射现象，可能会导致数个信号叠加，需要对信号做出准确的处理。在现场检测过程中，电磁信号可以抑制背景信号，更好地检测局部检测信号，能够识别出需要的信号，保证局部放电检测质量。

4 电力电缆局部放电干扰抑制策略

在电力电缆局部放电现象中，对其在线检测技术进行分析，深入探究相关问题，保证电力电缆输送正常。首先，加强现场信号采集和转换，根据信号频域分布特点，开频域窗，消除固定频率的干扰和影响，为局部放电检测做好准备。在开频域窗后，需要对信号进行相应地转换。将信号转变成时域，借助高频和特高频结合的检测方式，利用高频和特高频信号的相互鉴别，开时间窗，消除彼此时间的随机干扰脉冲影响。局部放电信号的频谱比较宽，在之前的步骤中，局部放电频带重叠干扰信号没有消除，需要对采集的数据信息进行多周期的叠加处理。消除传感器接收的随机脉冲干扰信号，将局部放电信号突显出来，为之后的检测工作做好准备。通过多周期叠加处理之后，部分干扰依然不能清除，如电网高次谐波、高压引线接触不良等。此种干扰出现的时间和工频相位有着很大的关系，工频特点非常的明显，可以结合局部放电工频相位特点，考虑干扰本身相位分布，消除此种类型的干扰。通过这样的干扰抑制策略，可以消除实测波形中的干扰信号，如白噪和周期性窄带干扰、随机性脉冲干扰以及周期性脉冲干扰等。

5 结语

随着我国电网事业的发展，电网规模不断增加，电力电缆局部放电检测更加重要，其检测技术也在不斷地发展。在实际的电缆局部放电在线检测中，需要采取最为有效的检测方式，保证其灵敏度和时效性。目前，电力电缆中的局部放电信号比较弱，很容易受到干扰，局部放电检测有着不小的难度。因此，电力企业需要加大局部放电检测技术的研发力度，结合局部放电检测干扰因素，开展相应的检测试验，消除干扰信息的影响，保证局部放电检测的准确性，保证电力电缆运行质量。

参考文献

[1] 梁园园.电力电缆局部放电在线检测技术研究[D].西安：西安电子科技大学，2019.

[2] 李宇烽，才英博.高压电力电缆局部放电检测技术研究[J].民营科技，2017（04）：54.

[3] 宋作光，袁芳凌.电力电缆局部放电检测技术的探讨[J].工业设计，2016（11）：166-167.