电力电缆局部放电带电检测技术

电力电缆局部放电带电检测技术

苗泽田

(国网河南省电力公司禹州市供电公司河南禹州461670)

摘要：当电力电缆由于各种原因而出现绝缘劣化时，就会产生局部放电现象。伴随着现代电力系统完善程度、先进程度的持续提升，电力电缆在其中发挥着不可或缺的功能。现实中，电力电缆内部的大量电线往往会由于热、光等因素，而发生化学反应，从而导致了电力电缆故障的产生，进而阻碍了电力电缆的平稳、正常运行。基于此，积极开展电力电缆局部放电检测工作，对于确保电力系统的高效、持续运行，进而推动现代电力事业的蓬勃发展，具有现实意义。

关键词:电缆局部；放电带电；电力系统

引言

随着电缆投运时间增长，会受到环境影响而发生局部绝缘退化等“老化”现象。与传统架空输电线路不同，电力电缆故障后的故障定位工作困难，即便及时找到故障点，电缆的抢修工作量也非常大。因此，一旦主要电力传输通道电力电缆发生故障，势必引起长时间的停电，供电可靠性和电力安全性均得不到保障。

1、电力电缆诊断现状

1.1国内外现状

在“状态检测”概念出现之前，供电企业普遍通过耐压试验来检验电缆的绝缘、老化状况，即通过对电缆施加几倍于正常运行电压的高电压来击穿电缆上的缺陷点，从而发现故障隐患。但耐压试验的结果受缺陷类型的影响较大，准确性不稳定。另外，耐压试验虽然可以检查出电缆的部分缺陷，但由于对电缆施加的电压较高、试验时间较长等，容易产生新的缺陷，对电缆造成二次伤害。随着研究的逐步成熟，局部放电作为度量新电缆缺陷的一种方法被业界接受。局部放电现象普遍存在，当它的放电水平和放电频次达到一定程度时，会促使绝缘状况进一步恶化，直到将绝缘击穿。很多电缆故障都是由局部放电导致的。通过测量电缆局部放电量沿电缆长度的分布，就可以对电缆的绝缘有1个直观的判断。一般来说，所施加的电压越高、频率越大，就越容易激发局部放电。局部放电是电缆发生故障的前期征兆，在局部放电易发期，检测电缆绝缘局部放电的程度，根据检测结果判断电缆的绝缘健康状况，同时，利用电缆局部放电信号，结合行波测距方法，对放电位置进行精确测定，并采取相应的解决措施，对电缆乃至电力的安全运行有着重要的意义。

1.2电力现状

近几年电力开展了对网内电力电缆的缺陷分析工作，发现网内电力电缆故障较多，但有效的带电检测技术欠缺。2016年，利用局部放电带电检测系统，在网内首次开展了电力电缆状态带电检测。为进一步扩大带电检测范围，加强对检出缺陷的电力电缆解体分析，建立了电缆局部放电指纹型特征图谱库，以便掌握缺陷分析技术，提升缺陷诊断水平。同时，修编《输变电状态检修试验规程》，对带电检测相关技术作出明确要求和规定，指导基层单位开展相应的带电检测工作，从而大大提高了电力（集团）有限责任公司电力电缆运行维护水平。

2、局部放电的机理

局部放电是指在绝缘介质电极间发生且未击穿整个绝缘介质的放电现象。局部放电通常发生在绝缘介质局部电场畸变严重或电场强度较高，且介质绝缘强度较低的绝缘介质的表面、内部或两种绝缘介质的交界面。常见局部放电现象主要包括：绝缘介质内杂质的击穿；高场强条件下绝缘固体或液体介质内部的局部击穿；光滑金属表面的边缘，毛刺，附着颗粒物等部位由于局部场强过于集中造成的局部绝缘介质击穿的放电现象等。通过局部放电原理及试验室试验得出产生局部放电的条件主要有以下两点。（1）均匀强电场或稍不均匀电场条件下，绝缘强度不够的绝缘介质内部或表面，如固体绝缘介质中的空腔，裂隙；液体、胶体（液溶胶）绝缘介质中的气泡，或不同绝缘介质间存在的弱绝缘强度介质。（2）不均匀电场或及不均匀电场条件下，在导体边缘、尖端等电场集中的部位或受损的绝缘介质表面，如带电金属构件边缘，尖角，毛刺，或直径过细的导线表面等。

3、电力电缆局部放电带电检测技术分析

3.1超声法

超声法主要是借助超声传感器进行局部放电带电检测的，一般使用压电晶体传感器，大多数情况下是监测电缆接头的局部放电情况。电力电缆在发生局部放电时会产生一定的声音信号，这种信号的频带较宽，超声传感器可以接收一定的超声信号，将其转化为电量。在超声传感器的外端还存在分离放大器，超声传感器和放大分离器一般放在电缆附件，分离放大器可以将声音信号进行放大处理，之后信号会经过光电转化模块，模块里面的光纤会将转化之后的信号信息传送到专门的数据采集卡中，数据采集卡与工控机进行相连，工控机会将数据采集卡里的信号信息反映出来，形成波形数据。超声法可以有效的降低外界环境对于监测的干扰，提高电力电缆局部放电带电检测的精准度。超声信号具有非常小的波速，因此，技术人员也可以实行很好的故障定位，这些都是的超声法在电缆运行的现场可以实现有效的电缆局部放电检测。但是超声法也存在一些局限性，因为超声信号的产生是有限的，一般来说比较小，在超声传感器性能不优的情况下不容易实现超声信号的采集与反映。

3.2特高频法

电力电缆在局部放电时会产生一定的电磁波信号，特高频法是根据这一特点进行局部放电带电检测的。技术人员对于电缆局部放电产生的高频电磁波进行监测，可以达到电缆的在线监测，也可以达到对于电缆放电位置的有效定位。电力电缆在发生局部放电时产生的放电脉冲波具有非常小的时间段，这使得超高频法的使用具有一定的实用性。电力电缆局部放电监测现场会存在一定的放电干扰，这对于测量会产生不利影响，使得测量的准确性下降，但是超高频法可以有效的防止现场的放电干扰，有效提高测量的精确度。超高频传感器在安装的时候一般距离电缆故障点很近，这可以有效的降低信号衰减带来的影响，实现对电缆的有效监测，非常适合电缆接头的检测。特高频法的主要装置是超高频传感器，根据传感器安装位置的不一样，可以分为外置式以及内置式。外置式传感器一般比较常见的是天线传感器，具有安装简单的优点，可以有效的节省传感器的安装时间。外置式传感器具有较强的抗干扰能力，可以减少其他设备的干扰。

3.3高频电流法

高频电流法在多种电力电缆局部放电带电检测技术中具有独特的优势。使用高频电流法，技术人员对于各种传感器的安装较为方便，并且可以实现快速的调整，具有一定的灵敏性。在高频电流法下，技术人员可以根据现实需要进行信号带宽的调整，并且可以提高数据采集的范围。但是高频电流法也具有一定的缺点。技术人员在现场实行高频电流法，耦合信号需要从接地线上进行，这种方式下，现场的一些外界干扰以及电磁的干扰会相对较大，对检测产生不利影响。高频电流法还会受到广播干扰的影响，相对于其他电力电缆局部放电带电检测技术来说，高频电流法的抗干扰性能较弱。高频电流法对于安装过程的要求也较高，因为一旦技术人员在安装时将传感器与高通滤波的放大器没有进行适当的匹配，测试的灵敏度就会受到严重影响。

结束语

利用局部放电带电检测系统在电力开展针对电力电缆的局部放电精确检测，清楚了解电力电缆的真实状态，对于没有绝缘隐患的电缆可避免过度维修，对存在潜在威胁的电缆及时查找出危险点，及时检修，确保了电缆“应修必修”，有效保障电力可靠供电。根据检测结果建立电缆局部放电指纹型特征图谱库，掌握了典型缺陷局部放电分析技术，提升了缺陷诊断水平，大大提高电力电缆运行维护水平。

参考文献:

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[3]何聪,袁川,曾伟,张安安.电力电缆局部放电检测方法[J].电力与清洁能源,2016,32(05):27-33.