电力电缆局部放电带电检测技术荣晓阳

电力电缆局部放电带电检测技术荣晓阳

荣晓阳

国网天津市电力公司城东供电分公司天津市300250

摘要：随着社会对于电力的需求不断加大，城市电网建设也随之不断扩大，这意味着，保证电力设施的安全，保证系统的稳定运行对于社会的经济发展而言有着非常大的意义。为此，社会上对于交联聚乙烯绝缘电力电缆的检测手段也在不断深入及推进[1]。目前，电力系统对于电力电缆局部放电带电检测手段主要以耐压试验为主，其中主要包括了直流耐压和交流耐压两种形式，而目前社会上所采用的检测方法主要为交流变频串联谐振的耐压方式。而通过学术界的研究发现，采取耐压试验进行检测并不能保证能为电网的运行提供可靠的保障。因此，为有效提高局部放电带电的检测效率，还需要不断加强对电缆局放检测技术的研究。

关键词：电力电缆；局部放电；带电检测技术

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局部放电的检测方法?

2.1脉冲电流法?

脉冲电流法是通过检测阻抗、检测变压器套管接地线、外壳接地线、铁心接地线以及绕组中由于局部放电引起的脉冲电流来获得实在放电量。是研究最早、应用最广泛的一种检测方法。该电流传感器通常按频带可分为窄带和宽带两种。窄带传感器一般在10KHZ左右，具有高灵敏度、抗干扰能力强等优点，但输出波形严重畸形。宽带传感器带宽为IOOKHZ左右，具有脉分辨率高的优点，但信噪比低。该方法的主要缺点一是由于检测阻抗和放大器对测量的灵敏度、准确度、分辨率以及动态范围等都有影响。因此，当试样的电容量比较大时，受耦合阻抗的限制，灵敏度也受到了一定的限制；二是测试频率低，一般小于1MHZ，因而包含的信息量少；三是在离线状态其灵敏度较高，而现场中易受外界干扰噪声的影响，抗干扰能力差；?

2.2高频电流法?

高频电流法是较为常见的检测方法，但检测的话只能检测两个地方：电缆本体和电缆接地线。当电缆内部发生局部放电现象时，会有部分电流通过外屏蔽层接地线流入大地。因此可以在接地线上安置高频电流传感器，以此来感应接地线上的局部放电电流，判断局部放电的发生。由于电缆本体相当于一根感应天线，因此这种检测方法会受到大量的广播干扰，需要做一定的数据处理才能够分辨电缆中的局部放电脉冲。?

2.3超声波法?

电力电缆内部发生局部放电的时候，同时会伴随有声波发射现象。所以我们用超声波传感器来探测电缆中的局部放电现象。这种方法避免了与高压电缆等的直接电气连接，适用于电缆无需断电的在线检测。但变压器内部绝缘结构复杂，各种声介质对声波的衰减及对声速的影响都不一样。目前使用的检测超声波传感器抗电磁干扰能力较差，灵敏度也不高，这就增加了检测难度。近年来，由于声电换能元件效率的提高和电子放大技术的发展，超声检测的灵敏度有了较大的提高，因而该方法的发展应用是非常有希望的。?

2.4化学检测法?

当变压器中发生局部放电时，各种绝缘材料会发生分解破坏，产生新的生成物，通过检测生成物的组成和浓度，可以判断局部放电的状态。目前，该方法已广泛应用于变压器的在线故障诊断中。故障类型不同，故障程度也不同，气体的组成和浓度也不相同，由此建立起来的模式识别系统可实现故障的自动识别。但直到目前，仍然没有形成统一的判断标准。因为它对发现早期潜伏性故障较灵敏，但不能反映突发性故障。

2.5光测法?

它是用局部放电产生的光辐射进行的。在变压器油中，各种放电发出的光波长不同。研究表明，通常在500～700mm之间。光电转换后通过检测光电流特性，可以实现局部放电的识别。虽然，在实验室中利用光测法来分析局部放电特征及绝缘劣化机理等方面取得了很大进展，但由于光测法设备复杂昂贵，灵敏度低，且需要被检测物质对光来说是透明的，因而不可能在实际中得以广泛应用。

3电力电缆局部放电带电检测应用?

3.1电力电缆局部放电带电定位法?

电力电缆局部放电带电定位法对于检测电力设备存在的问题有着非常重要的作用。在针对电网进行放电带电的检测时，如果能准确定位到放电带电的详细位置，就能提高局部放电带电测量的实效性[6]。而目前针对电力电缆局部放电带电定位的检测方式主要是时域反射法（TimeDomainReflectometry，TDR）。此测量方法一方面在电缆的一端架起脉冲检测装置，利用脉冲传播的反射原理来检测同一个脉冲在电缆中来回传播的情况和时间差，对比识别以确定局放源的位置[7]。而一般情况下，会在电缆近端架设局放信号耦合装置，一旦电力电缆中某一线路的绝缘出现缺陷点发生放电时，就会产生两个相同的信号，这两个信号将在电缆线路内沿着反向传播[8]。技术人员通过分析两个信号到达时间差，并结合其他相应的参数就能估计出局放源位置。?

3.2现场电缆局放点带电的检测?

在本研究中，所采取的检测系统为PDS-G1500型局放检测系统，在此次检测过程中，成功发现了数个潜在的电力电缆放电带电缺陷[9]。以某一变电站的现场检测为例，在检测过程中，技术人员在变电站电缆层中的接地线中发现了放电信号，经对比，该信号来自于一根编号为3581的电力电缆，如图2所示。通过图2可得，AC相的信号非常相同，切幅值大小基本一致，而B相则与之相反，且信号幅值为AC相的2倍。可见，局放信号发生在B相电缆设备上。

4结论

目前，用于交联电缆的检测方法主要还是以脉冲电流法和高频电流法为主，现在的交联电缆局部放电检测和定位的效果还是不大理想，主要原因有：实际电缆连接复杂，局部放电脉冲电流在电缆内部结构中的传播路径不确定；局部放电脉冲信号在电缆中的传播与频率相关，受到衰减、反射等因素影响，检测灵敏度差；电缆的局部放电检测受窄带干扰等影响较大，一般的检测方法不能保证灵敏度。?

高压电力电缆局部放电的检测还有许多的问题没有得到解决，还需要更多的现场检测经验和理论研究。?

参考文献：

[1]王吕长.电力设备的在线监测与故障分析.清华大学出版社，2016.?

[2]王风雷.电力设备状态监测新技术.中国电力出版社，2015.?

[3]史传卿.电力电缆安装运行技术问答.中国电力出版社，2016.