高压电缆交流耐压局部放电检测技术研究

赵莉君

摘要：在改革开放的新时期，经济在快速发展，社会在不断进步，围绕高压电缆局部放电检测试验电源系统的技术进行阐述，详细分析试验电源供电容量和供电方式的选择，了解高压电缆局部放电检测信号特征。

关键词：高压电缆;局部放电;接地系统

引言

随着供电负荷不断地增容，电缆用量也不断增加，同时故障率也大大增加。局部放电是造成电缆绝缘损坏的主要原因。局部放电检测分停电检测和带电检测，但由于煤矿供电可靠性要求高，进行停电检测影响生产进度，带电检测就显得尤为重要，目前最常见的电缆带电检测方法为高频局部放电测试。高频局部放电仪广泛用于电缆、变压器等设备的局部放电检测。

1高压电缆局部放电检测的必要性

高压电缆作为电力传输的重要介质，同时拥有良好电气性能、耐热性和强机械性能等诸多优点，近年来在电力系统的输配电中广泛应用;但是高压电缆难以避免其自身存在的缺陷，尤其是在高压电缆制作过程中难以保证其绝缘的绝对完好，在安装铺设电缆时，容易因机械力导致绝缘受到挤压等损害，更重要的是长时间使用后因为湿潮、土壤侵蚀等导致绝缘被腐蚀受损，这些隐患最终会引起高压电缆绝缘的击穿。高压电缆因其铺设的特殊性而导致故障排查和检修难度相当大。据不完全统计，电缆附件故障已经占到了高压电缆运行故障的近50%，尤其是高压线缆的中间接头和终端接头故障。出于高压电缆铺设及其高压线缆的制作需求，电缆接头在实际电缆铺设中难以避免，因而对整个高压电缆而言，接头部位成为了运行故障易发点和电缆绝缘的薄弱环节。随着我国高压特高压系统的不断发展，电压等级在不断升高，随之而来的是对高压电缆接头的绝缘要求更加严格，电缆附件制作也将更加复杂，其故障的风险也随之提高，因此必须对高压电缆接头给予足够的重视，做好其故障排查，以保障整个电缆系统的正常运行。为保证高压电缆正常运行，就要定期不定期的对高压电缆开展绝缘检测。过去的多年，我国广泛通过预防性试验的方法进行电力检修，这种检修易造成停电，带来了极大的不便;为在不影响正常的电力使用情况下进行高压电缆检修，近年来对于高压电缆接头的绝缘检测日益成为新的研究热点。通过对在线检测技术的不断研究，实现了通过电缆绝缘良好程度的特征信号及其判据对运行中的电缆绝缘是否存在被击穿的隐患进行有效判定。

2高压电缆交流耐压局部放电检测技术

2.1高压电缆局部放电检测试验原理

此次高压电缆局部放电检测试验主要采用的是220kV电缆线路，开展交流耐压试验，在实际检测的过程中主要采用的是雙回路，对线路长进行测量，长度为800m，在试验电缆材料的选择上，主要是铜芯交联聚乙烯绝缘电缆，将其试验电缆的额定电压以及电容量控制在220kV、0.214uF/km，在电缆敷设的过程中，主要以隧道敷设为主，检测每回电缆线路的状态，其中主要涉及绝缘中间接头，在此试验环节中发挥GIS优势，为了确保试验的顺利进行，需要明确GIS终端以及户外终端的接地方式，前者主要以电压保护器接地为主，后者主要以直接接地为主，掌握中间接头金属屏两侧的接地方式，主要在GIS与户外终端。

2.2电力电缆的敷设

我国最常见的电力电缆敷设的方式主要有：排管、电缆桥架、电缆隧道、电缆沟以及直埋等。为了对电力电缆能顺利的通过进行确保，就要科学合理的选择电力电缆的敷设，而且还要根据现场的实际情况加以调整，因此，现阶段的电缆敷设就可以采用多种方式的组合。目前而言，在电缆铺设的过程中大多数都选择了隐蔽性较好的电缆沟槽设计，不过这种设计却不是适用于所有情况下的，很多情况下还是需要采用砖砌电缆综合沟。通常情况下，采用砖砌电缆沟槽的方式都会讲其铺设到绿化带或者是人行道下，完成电缆铺设后要先进行回填然后将原有的绿化或者是人行道进行复原。其中在设计盖板的时候，需要全面的考虑的商业堆载为每平方米1t，而沟槽盖板一般采用的都是预制钢筋混凝土盖板。盖板的设计荷载也应该随着局部荷载的增加而进行增加。电缆顶管处的两端以及过路埋管的地方需要对工井进行合理的设置，在完成敷设之后，就需要在工井内充沙。工井采用预制梁板结构，砖砌井沟壁，活动顶盖，一般情况下是不行车，只考虑行人、工程电缆在通过主干道路时，穿越方式采用的是导向钻进非开挖铺设MPP电力电缆护套管的方法，这主要是因为市政不允许进行封路和大开挖埋管的作业;如果是通过非主干道的时候，主要采用的就是破路开挖埋管。

2.3超高频局部放电检测技术

电力电缆接头产生局部放电时，会产生单极性脉冲，且上升时间很短、脉冲宽度很窄，同时向两个方向进行传播，因传播过程中会出现衰减和散射，因此当脉冲到达测量点时会导致脉宽增加、幅值减小。一般而言，能够较好的检测到脉冲波形。假如脉冲的上升时间和宽度在电缆局部放电脉冲的正常波动范围内，那么就可认为该脉冲是电缆局部放电所致。Boggs和Stone通过不断研究使测试仪器的1GHz测量频带成为现实，这种强大功率的测试仪器能够成功测试出初始局部放电脉冲。在此强大的频带下，可通过衰减噪声信号的方式降低噪声对放电检测的影响，从而更大限度的再现局部放电脉冲，以此深化对局部放电的机理研究。根据频带的宽窄，超高频检测又分为超高频窄带检测和超高频超宽频带检测。后者带宽可达几GHz。由于超高频超宽频带检测技术能够对噪声起到明显的抑制作用，同时又具有信息量大的优点，因而使用较多。超高频局部放电检测采用的传感器主要为微带天线传感器，这种传感器安装在一个或两个磁极上，可探测到单根定子线棒的放电。目前，微带天线传感器已被用于大型电力变压器、电力电缆等设备的局部放电检测上。

2.4高压电缆局部放电试验结论与数据分析

根据电缆分布式参数特征，竣工试验时采用分布式局部放电检测系统，在每一个接头安装高频CT采集单元及检测单元，通过光纤连接实现对整条电缆上所有检测单元的同步测量，便于现场根据信号衰减规律对放电源进行定位。在高压电缆局部放电试验过程中，做好电缆施加电压前期准备工作，及时收集背景干扰测试数据，准确制作频谱特征分布图。在对电源信号干扰进行分析时可发现，电源信号在3MKHz时干扰信号的频率成分在2.5MHz以下，此时的干扰最小。在开展交流耐压试验的过程中，对传播信号来源进行观测，其主要来源与电抗器的放电信号，电缆接头未出现局部放电的现象。局部放电检测的交流耐压试验方式为确保电缆安全运行提供理论依据，采用无局部放电的高压试验电源设计方式可准确判定在电缆局部放电过程中存在的问题，发挥分布式局部放电检测系统的优势对放电源进行定位。

结语

本系统通过对高压电缆的局部放电状况进行连续不断的监测，进而对设备的当前状态及绝缘劣化发展的趋势进行分析判断，对设备的运行和维护提供决策参考，对设备存在的故障或潜在故障的判断提供依据。采用在线监测系统，能随时了解设备状态，并根据设备状况确定检修计划。此外，还能够对偶然性的故障做出预报和趋向性预报，使隐患及时发现于萌芽阶段，提高设备的安全性。