电力电缆局部放电带电检测技术及其应用研究姚宁

电力电缆局部放电带电检测技术及其应用研究姚宁

姚宁

（国网山西省电力公司运城供电公司山西运城044000）

摘要：电力电缆在投入运行之后,会受到电、热、机械和化学等的因素影响而发生老化,从而影响其寿命。经过了一定的使用年限之后,高压电缆的绝缘性能都会呈现不同程度的劣化。电缆劣化主要表现在电缆绝缘电阻的下降,绝缘介质损耗的增加,泄露电流的增加,严重时会在绝缘劣化的部位产生局部放电。电力电缆在发生局部放电时,会发出频带很宽的电信号,激发电磁波。通过对运行中电缆局部放电信号的检测,可以实现对电力电缆绝缘状态的有效评估。本文对电力电缆局部放电带电检测技术及其应用进行了研究。

关键词：电力电缆；局部放电；带电检测技术；应用

电气设备检修技术的发展大致可以分为三个阶段，即故障检修，定期检修、状态检修。状态检修是以可靠性为中心的检修，并逐步取代以往的定期预防性检修，它是根据设备的状态而执行的预防性作业。状态检修通过对设备关键参数的测量来识别其已有的或潜在的劣化迹象，可在设备不停运的情况下对其进行状态评估。这种策略不必对设备进行定期大修，提高了检修的针对性和有效性，能发现问题于萌芽状态，有效延长设备的使用寿命，合理降低设备运行维护费用。目前，避雷器今电流和阻性电流的检测技术、容性设备介损和电容量的检测技术，变压器本体油中溶解气体，局部放电的监测技术以及输电线路的红外检测技术使用相对较为广泛。随着电力电缆在城市电网建设中的普遍应用，对提高电力电缆检测手段的需求日益迫切，尤其是带电检测。

1电力电缆局放带电检测

目前，局部放电检测被公认为是一种最有效的绝缘诊断方法。带电检测应用中更是如此，目前大量运行的设备缺乏有效的检测手段而导则事故频发，电力电缆尤其如此。近年来电力电缆在城市化建设中得到了大量的应用，但其绝缘状态检测缺乏有效的手段，国内外对电力电缆的局放带电检测做了大量的研究，目前已经取得了很好的成果。电力电缆中发生局部放电时.其产生的脉冲为是单极性脉冲，上升时间很短。并且脉冲宽度也很窄。脉冲从产生的位置两边传播，由于在电缆中传播时的衰减和散射，当到达测量点时.脉宽增加，幅值减小。一般情况下，在测量时能检测到比较好的脉冲波形。其保留了很多与源波形相同的特性。

如果上升时间和脉冲宽度在电缆局部放电脉冲的通常范围内，那么就可以把该脉冲看成是电缆局部放电。一般来说，电缆局部放电的上升时间在几十纳秒到微秒级之间，而脉宽一把小于10个微秒。脉冲的上升时间和脉宽取决于电缆端部的脉冲波形。也取决于检测电路。由于检测电路的不确定性.同样使得上升时间和脉冲宽度随之变化，例如当其包含一个大电感时。脉冲的上升时间就会迟缓，并且脉冲宽度也会变大。然而，在脉冲的起始位置，上升时间却是一个很有价值的特征。对于利用高频电流传感器（HFCT）的带电局部放电检测.其检测电路通常有较大的带宽（>20MHz）。这种简单的方法还是能得到较为满意的测量结果的。

2电力电缆局部放电带电检测技术分析

2.1超声法

超声法是利用超声传感器来进行电力电缆的局部放电带电检测。这种方法是一种研究相对较早的一种方法，在非电量局部放电测量中比较常见，已经应用于一些电力企业的局部放电监测工作中。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。

2.2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。但是外置传感器也具有一定缺点，即测量灵敏度需要提高。内置传感器通常以电容耦合传感器为主，与外置传感器相比，内置传感器的安装较为复杂，对于技术人员的技术要求较高。但是内置传感器具有较高的灵敏度，尺寸也比外置传感器要小。

2.3高频电流法

高频电流法属于非电接触式检测方法，这种方法的前身是传统的脉冲电流法，后来脉冲电流法经过延伸形成了高频电流法。这种方法以高频罗氏线圈取代测量阻抗，可以在耦合回路中实现局部放电脉冲信号的采集。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。

3结语

随着电网的不断扩大，电力电缆局部放电带电的检测越发重要，而其在现场电力电缆的施工过程中的地位也日益显现，不仅对电力电缆的运行质量有着一定的警示作用，更为电网的高效、可靠以及稳定运行提供可靠的参考依据。未来，还需要针对电力电缆局部放电带电在测试中的干扰因素进行深入的研究，以减少干扰信息对检测结果造成的影响。因此，针对电力电缆局部放电带电的研究还需要不断深入、全面的研究。

参考文献：

[1]陈茂荣，杨忠，牛海清.中压电缆缺陷原因及其状态检测技术现状[J].电线电缆，2013，05：39-42.

[2]王伟，王永亮，刘冲，李应利，张德文，孙运涛，王巍巍.110kV三相交叉互联电缆的频变模型及局放仿真分析[J].中国电机工程学报，2011，01：117-122.

[3]王少华，叶自强，梅冰笑.输变电设备在线监测及带电检测技术在电网中的应用现状[J].高压电器，2011，04：84-90.