高壓電纜附件局部放電超高頻檢測與分析

劉杰

摘 要：進入二十一世紀以來，我國的經濟發展呈現出爆炸式增長態勢，與之相對性的是各項資源能源的短缺和更大的負荷，這些都對現如今的經濟發展造成一定的影響，成為一項亟待解決的問題。在電力能源的供應方面，電力行業不斷推陳出新，開拓創新，進行產業升級和技術提升，希望能夠對電力輸出減輕工作壓力、減少安全隱患。本文基于高壓電纜附件的視角，對高壓電纜附件局部放電超高頻監測與分析進行了深入的探究，旨在為電力電纜的日常工作減輕壓力，檢測出更多的安全隱患，為高壓電纜的安全運行提供保障。

關鍵詞：高壓電纜附件；局部放電；超高頻檢測

前言

隨著我國城市化進程向縱深方向發展，我國城市的人口越來越多，供電壓力越來越大。針對這一現狀，電力行業在不斷地進行技術提升，以帶來越來越大的供電輸出，應對越來越復雜的電力安全問題。隨著專家學者的不斷深入研究，人們逐漸發現高壓電纜附件局部放電超高頻檢測對應對電力電纜的安全問題有至關重要的作用。本文首先對高壓電纜局部放電檢測的意義進行了簡單介紹，隨后便對高壓電纜附件放電產生的原因以及監測方法進行了深入分析，然后對高壓電纜附件局部放電超高頻檢測的系統進行設計，最后對其仿真結果進行了仔細研究。通過一系列的檢測與分析，本文希望能夠引起更多的業內人士對高壓電纜附件局部放電超高頻檢測的持續關注，推動這一檢測技術得到更好地推廣與發展。

1 高壓電纜局部放電檢測的意義

高壓電纜局部放電檢測的意義最主要的便是發現電纜故障隱患，為高壓電纜的安全運行提供可靠保障。現如今，許多電纜在長時間的工作運行后收到嚴重損傷，容易引發安全隱患和電力運輸不順暢等諸多問題，因此對這些問題電纜進行放電檢測已經刻不容緩。但是實際工作中，要對數量龐大的電纜故障點進行逐一的檢測分析不太現實，會浪費大量的人力物力，所以我們要對高壓電纜局部放電進行檢測，不僅可以應對已經出現的電纜故障，還可以科學的預防電纜故障隱患的出現，從源頭上保證高壓電纜的安全平穩運行。

2 高壓電纜附件局部放電產生的原因以及檢測方法

2.1 產生原因

絕緣體中的部分電場強度高于擊穿場強、導體直徑過小導致的電場集中、浮動電位金屬體出現感應放電，以上三種情況都有可能產生高壓電纜附件局部放電。

2.2 檢測方法

脈沖電流法、化學檢測法和光測法等都是常用的檢測方法。

3 高壓電纜附件局部放電超高頻檢測的系統設計

3.1 中間接頭物理模型的構建

一般情況下，對于電纜物理模型的構建主要是針對于電纜纜心的構建，進一步的分析內部電磁信號的傳播特性。往往在其構建的過程中通過借助于一種中間接頭實現對電纜的連接，同時為了更好地保護內部電場分布的情況，往往將導電線芯和連接管有機的相連接。

3.2 激勵源與便捷條件的設置

激勵電流源模擬時通常采用脈沖高斯函數，其脈沖峰值為10mA，脈沖的寬度為Ins，1GHz為半峰值頻率，激勵源時域波形如圖1所示、頻譜如圖2所示。

3.3 網格劃分和邊界條件

一般情況下，影響局部放電信號傳播最主要的因素則是半導電層，在匹配層的波阻抗無任何反射直接傳入完全匹配層時，使得介質有所損耗，同時在介質進入匹配層之后，有限的基層匹配層介質對于入射波有著良好的吸收效果。

4 仿真結果分析

4.1 檢測位置的影響

通過對不同位置的檢測點的比較，我們可以發現各個檢測點之間的電場強度在徑向方向較大，而縱向分量卻很小。經過研究發現出現這種情況主要是因為局部放電電磁波在電纜內部的半導體層發生了幾不可見的折射現象。

4.2 接收距離的影響

檢測點設置于90附件和本體內，進而與電纜軸方向水平，此時局部放電在附件內的能量主要集中于超高頻段，然而，本體中的能量主要在超高頻能量的影響下逐漸向低頻方向移動，同時本體衰減較附件平緩，由于本體傳播的局部放電信號主要是以低頻信號為主，而低頻分量衰減的幅度遠遠小于超高頻分量，同時能量的衰減相對不大。

4.3 金屬護套尺寸的影響

一般來說，不同尺寸的波導在一定程度上對超高頻電磁波的傳播有著不同的截止頻率，而局部放電超高頻信號能量的多少直接影響著截止頻率。就其實質性而言，電力電纜的電壓等級相對較低，從根本上說，金屬護套更適應于局部放電超高頻信號的檢測，但是同樣也加大了傳感器尺寸設計的難度。

4.4 半導電層尺寸的影響

一般情況下，半導電層主要是局部放電陡脈沖傳播的影響因素。本體中的局部放電超高頻信號畸變相對嚴重，同時其波頭較為平緩，復制和振蕩頻率也有所降低，其原因主要是半導電層電導率和介電常數較大，同時又是一種非線性頻變的有耗介質，往往不同頻率的局部放電的電磁波能夠在該界面產生不同的折射和反射，進而導致能量衰減和波形畸變。

5 結束語

綜上所述，本文對高壓電纜附件局部放電超高頻檢測進行了深入探究，首先明確了高壓電纜附件局部放電檢測相關的原理、目的、意義和方法等基本理論依據，然后對高壓電纜附件局部放電超高頻檢測進行了系統模擬設計，分別對中間接頭物理模型、激勵源與便捷條件、網格劃分與邊界條件三大方面進行了仔細分析，最后對所設計的系統運行的仿真結果進行了分析，觀察檢測位置、接收距離、金屬護套尺寸和半導電層尺寸對局部放電超高頻信號的影響。指出高壓電纜附件局部放電超高頻檢測的重大現實意義，可以對超高頻信號內部的絕緣缺陷產生的局部放電信號進行有效檢測，為高壓電纜的安全工作保駕護航。

參考文獻

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