电缆局部放电带电检测技术应用分析

电缆局部放电带电检测技术应用分析

陈子龙

国网新疆电力有限公司喀什供电公司，新疆喀什 844000

摘要：如今我国民众的生活水平得到了大幅度的提升，电力产业生产规模、服务品质也实现了全面进步。为了满足更大的社会生产、生活需求，电力产业逐步建设了更大规模的电网系统。这对电力检测、安全管理技术提出了更高的要求，需要采用更先进、更合适的检测方法。在电网规模不断增大的情况下，交联聚乙烯绝缘电缆成为主要的电力电缆材料，针对电缆的检测是电力产业管理维护工作的重点，目前相关技术存在一定的局限性。因此，针对电力电缆局部放电检测技术的实践研究十分有必要。

关键词：电缆；局部放电；带电检测；技术；应用

1局部放电

在目前的电力电网系统当中，使用的电缆材料多为交联聚乙烯绝缘材料，出于该技术工艺特性和技术水平的影响，材料内部难免会出现气泡。而这些气泡的存在，则是导致电缆出现局部放电问题的根本所在。具体来讲，当交联聚乙烯绝缘电缆中存在气泡，或者局部含有其他杂志，会导致该区域的击穿场强与平均击穿场强出现较大差异。当电缆通电时，击穿场强的区域则会发生放电的现象。在规模较大的电力系统中，这种放电现象会被放大，引发区域性放电。从概念角度来讲，局部放电也就是没有贯穿施加电压导体之间的放电现象。电力电缆的局部放电现象有3个主要的特征：（1）发生在绝缘体内部：（2）在放电过程中会产生强烈的脉冲电流：（3）在表面产生局部电晕放电的现象。

2电缆局部放电带电检测技术的应用

2.1应用背景

2020年1月3日，通过高频局部放电检测发现某线路站内GIS电缆终端处，存在异常高频局部放电信号，且W相的局部放电信号最大为-25.6dBm，使用超声波局部放电设备进行验证时，U、V相未检出，而W相存在峰值为3.5mv的超声波局部放电信号，怀疑W相GIS终端内部已发生悬浮放电。

供电公司进行了分析诊断，鉴于物资备货及供电保障原因，决定暂时采取24h局部放电重症监测方式，对该线路进行在线监控，如遇数值激增，则立即进行停电检修，如无明显变化，则等待物资人员到位后进行开仓解体检查。

2.2超声法

顾名思义，超声法是通过超声波原理，利用超生传感器对电缆进行检测，通过对超声波传输状态的变化情况的检测，识别其中存在异常的部位，进而识别局部放电现象。这种方法通常是使用压电晶体传感器进行检测，检测的重点部位是电缆各接头位置。当电力电缆局部位置发生放电现象时，会产生一种频带较宽的声音信号，而超声传感器可以对这种声音进行识别和捕捉，将其转化为电量。同时，超声传感器外端的分离放大器将这种声音信号放大。此后，这种被放大的信号会经过光电转化模块，再由模块内部的光纤将信号传输至数据信息采集卡之中，最后由与之相连的工控机以波形数据的形式显示出来。采用超声检测法可以有效避免外部环境对检测工作的影响，具有精准度高、效率高等特点。由于超声波波速较小，技术人员可以借此实现精准的故障定位。但是，在实际使用当中，技术人员也发现了超声波检测法存在一定的问题。具体来讲，在特定情况下，超声信号的产生比较有限，并且信号强度不高，在实际检测中可能会面临信号采集、转化清晰度不高的问题。同时，多数电力电缆外部有较厚的绝缘层，而绝缘层本身会吸收部分的超声波，导致高频超声波在传输过程中出现衰减的现象，进而导致最终反映的数据和实际情况有较大差异。针对这些问题，目前我国相关技术人员对超声波仪器的强度和性能进行了优化，在部分情况下可以发挥出不错的作用。

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。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。

3.3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。

3.4应用效果

2020年6月8日，进行停电消缺，对W相GIS终端开始解体检查。解体后，经检查，在W相GIS终端顶部临近绝缘处的线芯上，发现一处明显放电点，将铜线芯烧灼为灰白色，并在屏蔽均压环内侧及内屏蔽层、绝缘层与线芯放电点的对应位置，也发现了明显灼烧痕迹。

经现场解体及还原附件制作过程之后分析认为，发生缺陷的原因应为电缆GIS终端附件厂家在附件安装过程中，对电缆加热校直工序执行不到位，致使电缆在附件制作完毕且投入运行后绝缘长度回缩严重（比标准值多回缩了约1cm），形成较大空隙，从而造成内部电场控制位置发生偏差，在长期运行状态下，逐步形成悬浮放电。

结论

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。

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