探析高压电力电缆局部放电检测技术

贾余超

摘要：高压电缆发生局部放电情况，将会危害高压输电安全，从而用户正常用电受到影响、企业收益降低，不利于社会安定。本文针对高压电力电缆的局部放电现象进行分析，讨论其原理及原因，并结合现有检测技术，把局部放电问题于初始阶段做以检测，进而提供适当维修办法，保障高压电缆输电安全。另外检测技术应用阶段中常出现的干扰信号问题，也将会影响局部放电的精准检出，因此对检测技术质量作出分析，提出抗干扰措施。

关键词：局部放电;高压电力电缆;检测技术

引言：电力电缆自面世来，帮助电网建设规模逐步扩张，城市内电网线路的运营面积也有所增长，由此高压电力电缆的应用范围变得日益广泛。电力电缆处于长期运营时，会发生安全缺陷，比如绝缘性能的下降等，因此长期电流荷载情况下，将有一定几率发生局部放电危害，对电缆输电安全造成巨大安全隐患。当前使用到的检测手段能为电网管理提供现场数据，让管理人员通过检测结果了解高压电力电缆的实际损害情况，以此针对性开展维修流程，提高电力产业运行优势。

一、局部放电现象的原理及原因

局部放电情况发生，将会对电缆运行起到不利影响，因此分析其危害发生原理，对解决该问题有一定意义。电缆绝缘体的内部会因制造/施工阶段残留气泡或杂质污染，而当开始输电行为，该部分氣泡、杂质区域的击穿场强较低，其数值甚至低于平均数值下的击穿场强，因此更易发生放电现象。输电行为下，电缆产生电场作用，而绝缘系统中的上述部位较易发生放电行为，当并未贯穿导体时，该种行为被称作局部放电，其对电缆电路危害较大。局部放电属于异常放电现象，因此每发生一次局部放电都会使绝缘介质性能下降，同比分析，当发生较小规模的轻微局放，则绝缘强度较为缓慢的呈现下降趋势;强烈局放，则下降幅度加剧，由此造成电力电缆设备/线路损坏。

二、高压电力电缆放电检测技术

（一）脉冲电流技术

该方式采用脉冲电流，以此来获得放电量，是一种相对简易且应用广泛的局放检测手段。可以借由检测阻抗、各类接地线和绕组来判断局放引起位置的脉冲电流情况，而其中电流传感器通常按频带可分为窄带和宽带两种。窄带传感器一般在10KHZ左右，具有高灵敏度、抗干扰能力强等优点，但输出波形严重畸形。宽带传感器带宽为IOOkHz左右，具有脉分辨率高的优点，但信噪比低。该方法的主要缺点一是由于检测阻抗和放大器对测量的灵敏度、准确度、分辨率以及动态范围等都有影响。因此，当试样的电容量比较大时，受耦合阻抗的限制，灵敏度也受到一定的限制;二是测试频率低，一般小于1MHz，因而包含的信息量少[1]。

（二）高频电流技术

使用高频电流方法检测局放，是一种相当常见的检测技术，检测期间只需要检测电缆本体、接地线等两个位置便可完成检测，因此该方法也相对便捷。电缆的内部产生局放电流后，其中一部分电流将会经由外屏蔽层的接地导线直接流入大地，给电力企业带来一定比例的线损率，不利于输电效益的产生。针对该种电流损失模式，在接地线上接入高频的电流传感设备，当接地线上有电流经过，能敏锐感知，以此判断有无局放现象发生。另外，电缆其主体作为导电线路，其本身可成为感应天线，所以该种检测方式虽然操作简便，但需要防止环境中的电磁信号干预，比如广播干扰便能影响到传感器运行效果，因此在其应用中需要将数据做以一定处理，方可提高检测精度。

（三）超声波技术

电缆内部当发生局放情况时，同时会伴有超声波被发射出来，因此检测局放还可通过对伴生超声波信号进行检测，以此来判断是否存在局放现象。使用超声波检测设备探测局放过程中的超声波信号，比如超声波传感器设备便能准确监测超声波信号，该设备有效将电气连接检测变为了声波检测，所以规避高压电力电缆连接时可能会发生的危害情况，适合在不能将电缆断电时进行带电实时检测。电缆变压器的绝缘构造相对复杂，不同声波介质会造成不同程度的声波衰减过程，由此提供了声波检测标准，不过声波检测相关设备对于电磁干扰的抵抗能力也相对较差，所以需要不断提高超声波检测灵敏性。

（四）化学检测技术

当变压器中发生局部放电时，各种绝缘材料会发生分解破坏，产生新的生成物，通过检测生成物的组成和浓度，可以判断局部放电的状态。目前，该方法已广泛应用于变压器的在线故障诊断中。故障类型不同，故障程度也不同，气体的组成和浓度也不相同，由此建立起来的模式识别系统可实现故障的自动识别。但直到目前，仍然没有形成统一的判断标准[2]。化学检测技术可对早期故障/潜伏性故障进行相当灵敏的检测，但化学检测技术并不能准确反映出较为突发的故障类型，是其一大遗憾。

（五）射频检测技术

该检测技术是从变压器的中性点位置处测取信号，由此完成局放检测。在测量期间，检测信号频率可以达30MHe，由此便可大大提高局部放电的测量频率。另外测试系统安装方便，检测设备不改变电力系统的运行方式，对于三相局部放电信号的总合无法进行分辨，而且信号易受外界干扰[3]。社会对电力系统局放现象检测力度加大，将数字化的滤波技术进行发展，该项技术与射频检测技术相结合，由此创造出了更加广泛的应用前景。

（六）光测技术

局放现象产生时还会伴有光辐射，所以检测光波数值也能侧面印证局放现象程度。变压器油中，不同放电现象的所发光波长度不同，不过其范围大致在500-700毫米内。经过光电转化后，检测人员检验光电流的相关特性，由此便可准确识别局放现象，但光测方式所用设备相对昂贵，在现实中可用性较差。目前光测技术能在实验室内较好的分析出局放特性和绝缘劣化的有关机理，其电力电缆现场作业能力有待加强。

三、检测技术中的信号干扰分析

高压电力电缆线路通常长达几十里，因此对电缆线路中的局部放电现象加以检测、定位，有其必要性。电缆作为导电线路，其自身具备一定阻抗，因此当高频信号释放的电缆一侧会发生在阻抗失配时的反射结果，由此便会导致高频信号发生叠加效应，此时接收检测信号的难度较高，处理信号人员需要对该信号频段做以精准掌控，才能获得想要的信号源。现场检测期间，还往往会伴有大量电磁影响，由此便将电缆的局部信号淹没，检测效果降低，不能做出精准的检测结果。只有将不良干扰因素，如电磁干扰、阻抗失配等情况，加以分析解决，才能准确识别有用信号。

电网建设规模日益庞大，电力电网的局放检测精确性对电网运营至关重要，针对现有局部放电信号较弱问题，应排除检测背景中的干扰因素，提高信号信噪比，降低有用信号识别难度，提高检测精度。所以在未来发展方向中，需要不断提升检测阶段的抗干扰能力，以减少干扰信息为发展标准，提升各类检测技术中的信号强度，完善局部放电检测研究。

结论：综上，现阶段电力企业常使用到脉冲电流、高频电流等技术对高压电力电缆发生的局部放电情况做以检测，但检测效果仍有一定弊端，比如电缆连接复杂、电流传播路径不够统一等，所以为提高检测精度，应进行一定技术调整。避免检测信号干扰情况，可采用提高信号信噪比方式，能准确辨别出检测所需信号，保障检测效果达到较高水平。

参考文献：

[1]孙永辉，王馥珏，邓鹏.高压电缆局部放电带电检测技术的应用研究[J].南京理工大学学报，2019，43（04）：505-510.

[2]荀华，杨玥，刘先举，等.基于三通道局部放电带电检测技术的电力电缆状态检测与精确评价[J].内蒙古电力技术，2018，36（04）：71-74.

[3]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.