电力电缆局部放电模式研究林旦1

电力电缆局部放电模式研究林旦1

林旦1洪雷2

1.国网浙江乐清市供电有限公司浙江乐清325600；2.乐清市电力实业有限公司浙江乐清325600

摘要：局部放电作为电力行业中长期存在的一种不断恶化的物理现象，为了确保电力企业的安全以及给人们的生产以及生活提供稳定的用电，就需要做好电力电缆局部放电模式的检测工作，确保其运行正常。鉴于此，本文就电力电缆局部放电模式展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。

关键词：电力电缆；局部放电；带点检测

1.电力电缆局部放电带电检测重要性

1.1提高质量控制与管理的有效性

在电网建设过程中，部分施工单位为了节约成本使用拙劣的电缆，拙劣的电缆会给整个电网施工带来不利影响，让工程施工以及附件安装中因为电缆不合格引起电缆线路对外停电，为整个工程的施工带来严重损失。对电力电缆进行局部放电带电检测，可以实现对电力电缆质量的控制，有效保障电缆质量，增强电缆供电的可靠性，为电网工程建设的后续使用打下良好的基础。

1.2检查质量问题

首先，电力电缆的安装具有一定的技术性，电力电缆安装到位，可以有效的保障电力电缆正常运转，为电网运输提供保障，电力电缆安装不到位，就不能起到良好的电网运输作用，严重时还会引发电力安全事故。对电力电缆进行局部放电带电检测，可以检查电力电缆安装过程中的质量问题，让施工人员明确电缆中间接头以及电缆终端头的安装在哪一步出现了问题，并根据检测结果进行问题的解决，保障电力电缆后续可以正常工作。其次，在星形接地系统下，谐振时油纸绝缘电力电缆因为不明原因会出现短暂的接地故障，对电力电缆进行局部放电测试，可以有效查明故障的真正原因，并及时的采取措施解决故障，保障电网用电安全。

1.3达到状态检修目的

在电网建设过程中，对于设备的检修是非常重要的。设备检修可以及时的发现设备中存在的问题，根据问题采取措施，从而保障设备可以稳定运行。油纸绝缘电力电缆本体和电缆的附件在运行很长时间后，设备本身可能会存在一定的问题，对于整个工程造成一定的安全隐患。对于电力电缆实行局部放电检测，可以很好地通过检测检查设备状态，达到设备检修的目的。另一方面，一些电力企业可能会存在对外供电突然停电的现象，这可能是由于电力电缆发生故障造成的，对其进行检测可以查明原因，减少电力企业的损失。

2.局部放电在线监测

2.1监测传感器

传感器是将反应设备状态信息的各种物理量如化学、机械力和电等各种能量形式的信息监测出来，是进行状态监测以及故障诊断的第一步，也是非常重要的一步。检测时，将传感器打开套在监测设备的接地线上，磁芯材料可以根据使用频率进行选择。当测量高频脉冲电流时可选用铁氧体，锰锌铁氧体的最高使用频率为3MHZ，相对磁导率为2000。测量50HZ低频电流时，可选用坡莫合金，其磁导率为105。

2.2数据采集

将电流传感器安装在电缆终端的屏蔽接地线上，当电缆接头内以及电缆终端发生局部放电时，局放脉冲会经屏蔽接地线流入大地，这样套在屏蔽接地线上电流传感器就会检测到这一放电信号。传感器将采集到的放电脉冲信号传输至数据采集卡，数据采集卡取得放电脉冲的数字信号并将数字信号传送至机进行后续的分析处理。

2.3监测信号的特征分析

从信号的时域、频域特征来看，通过对试验中监测到的典型的局部放电脉冲波形进行分析可知，局放脉冲信号的特点是：持续时间非常短暂、上升沿非常陡峭并且衰减非常迅速。其放电脉冲的频率范围较宽，高频段主要集中在3-30MHz左右，频率更高的超高频段会达到1GHz以上。本文主要采集局放脉冲序列中的低频部分，一般1MHz在左右。从监测阻抗上获得的监测脉冲信号，一般数值维持在mv级别，因此对数据采集卡的精度要求较高。此外，来自监测阻抗的电压信号混合有数值相对较高的工频信号和其他谐波分量，为此采集局部放电脉冲信号后，需要对采集到的脉冲信号进行软件滤波，经滤波后在进行分析处理。由于放电脉冲上升很快且衰减时间很短，因此在对放电脉冲进行保存时，每个脉冲我们取100个数据点用其表示一个完整的放电脉冲，并记录这些放电脉冲的幅值-相位信息用以进行后续的放电模式识别。

根据信号的特征，我们发现许多现场测试干扰信号。从信号的特性分析中，会发现许多干扰信号，主要是随机脉冲型干扰信号，随机脉冲型干扰信号主要是：⑴试验回路中一些设备的启停等引起的干扰；⑵电力网络中的一些可控硅整流设备以及开关设备开关而引起的脉冲波动干扰；⑶电气设备本身产生的电磁波干扰等。这些干扰信号具有固定的时频域特征，且与放电信号的时频域特征不同，因此在聚类过程中一般会聚集在一起。如果采用脉冲波形时间序列替代传统的脉冲峰值时间序列进行监测，再采用某种办法将获取的放电脉冲群进行分类，并将同一类中高度相似的放电脉冲群转换成脉冲峰值时间序列，再按传统的方法对放电模式进行识别，就可以与基于单个人工缺陷模型构造的放电模式数据库进行对比，与数据库无关的放电脉冲群可判断为无效信号或噪声。而其他相关的放电脉冲数据则识别出其相应的放电类型。这样，不但解决了放电脉冲峰值时间序列的混叠问题，而且可以对多干扰源的放电模式进行识别。

3.放电趋势评估方法

单次的局部放电检测评估只能表征当时环境下的放电情况，偶然性和干扰因素的影响都较大，因此参考意义并不大，更为重要的是通过对较长一段时间的多次检测，评估其发展趋势．放电趋势评估要以单次检测为统计评估单元，要求单次检测的方法和各项参数尽量保持一致，以增强可比性，同时，单次的评估方法（包括人工分类、计算方式）也必须尽量一致和精确。最终的评估结果也要给出各放电类型存在的总体概率、放电量、重复率以及放电趋势的定量指标．在一段时间内进行放电趋势评估，如果检测次数较少，趋势评估没有太大的意义，直接使用均值计算各个参量即可；如果检测的次数太多，计算比较复杂且细节波动影响太多，不利于直接作趋势评估，需要压缩评估样本数。例如在线监测系统每10min采集一次，评估一年之内的放电趋势，样本数据太多。这时一般采用两种方法进行评估：一是抽样评估，即分段抽取样本进行趋势评估，如一个月只抽取一组采集数据作为其一个月的放电样本进行趋势评估，这样计算比较简单，但信息量损失较大，计算结果的误差不可避免；二是分级评估，即分不同的时间单元作趋势评估，汇总后再升级评估，如先每天收集各次采集数据作一次趋势评估，再每个月按照各天的评估结果进行趋势评估，最后升级到一年各月进行趋势评估，该评估层次比较分明，结果更加精确。为了方便统一，不管是一次采集还是一天、一周或一个月作为评估单元，在此统称“轮”，即后叙的趋势评估以一轮采集作为评估单元．局部放电趋势分析的目的在于关注长期趋势。为了抑制或排除其他的短期波动因素，先使用移动平均法进行平滑处理，然后假定局部放电呈线性趋势而作线性拟合（为了更加精确，也可以使用抛物线、指数曲线拟合等更复杂的方式），根据拟合得到的直线斜率来判定上升、下降或是水平趋势。整个放电趋势评估的流程如图1所示。

图1放电趋势评估流程

结语

电力行业对于国家的发展非常重要，电缆是电力实现有效、安全运输的基础，因此，相关人员要不断完善电力电力局部放电带电检测技术，保障电力运输安全、稳定。

参考文献：

[1]马强，唐阳.基于PSCAD的电力电缆局部放电信号检测仿真研究[J].电工技术，2018（16）：60-61.

[2]曹维丽.XLPE电缆典型缺陷的局部放电特性研究[D].陕西师范大学，2018.

[3]牟磊.电力电缆局部放电带电检测技术研究[D].山东大学，2017.