高壓電纜附件局部放電超高頻檢測(cè)與分析

劉杰

摘 要：進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈現(xiàn)出爆炸式增長態(tài)勢(shì)，與之相對(duì)性的是各項(xiàng)資源能源的短缺和更大的負(fù)荷，這些都對(duì)現(xiàn)如今的經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成一定的影響，成為一項(xiàng)亟待解決的問題。在電力能源的供應(yīng)方面，電力行業(yè)不斷推陳出新，開拓創(chuàng)新，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級(jí)和技術(shù)提升，希望能夠?qū)﹄娏敵鰷p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(duì)高壓電纜附件局部放電超高頻監(jiān)測(cè)與分析進(jìn)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(cè)出更多的安全隱患，為高壓電纜的安全運(yùn)行提供保障。

關(guān)鍵詞：高壓電纜附件；局部放電；超高頻檢測(cè)

前言

隨著我國城市化進(jìn)程向縱深方向發(fā)展，我國城市的人口越來越多，供電壓力越來越大。針對(duì)這一現(xiàn)狀，電力行業(yè)在不斷地進(jìn)行技術(shù)提升，以帶來越來越大的供電輸出，應(yīng)對(duì)越來越復(fù)雜的電力安全問題。隨著專家學(xué)者的不斷深入研究，人們逐漸發(fā)現(xiàn)高壓電纜附件局部放電超高頻檢測(cè)對(duì)應(yīng)對(duì)電力電纜的安全問題有至關(guān)重要的作用。本文首先對(duì)高壓電纜局部放電檢測(cè)的意義進(jìn)行了簡單介紹，隨后便對(duì)高壓電纜附件放電產(chǎn)生的原因以及監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行了深入分析，然后對(duì)高壓電纜附件局部放電超高頻檢測(cè)的系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后對(duì)其仿真結(jié)果進(jìn)行了仔細(xì)研究。通過一系列的檢測(cè)與分析，本文希望能夠引起更多的業(yè)內(nèi)人士對(duì)高壓電纜附件局部放電超高頻檢測(cè)的持續(xù)關(guān)注，推動(dòng)這一檢測(cè)技術(shù)得到更好地推廣與發(fā)展。

1 高壓電纜局部放電檢測(cè)的意義

高壓電纜局部放電檢測(cè)的意義最主要的便是發(fā)現(xiàn)電纜故障隱患，為高壓電纜的安全運(yùn)行提供可靠保障。現(xiàn)如今，許多電纜在長時(shí)間的工作運(yùn)行后收到嚴(yán)重?fù)p傷，容易引發(fā)安全隱患和電力運(yùn)輸不順暢等諸多問題，因此對(duì)這些問題電纜進(jìn)行放電檢測(cè)已經(jīng)刻不容緩。但是實(shí)際工作中，要對(duì)數(shù)量龐大的電纜故障點(diǎn)進(jìn)行逐一的檢測(cè)分析不太現(xiàn)實(shí)，會(huì)浪費(fèi)大量的人力物力，所以我們要對(duì)高壓電纜局部放電進(jìn)行檢測(cè)，不僅可以應(yīng)對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)的電纜故障，還可以科學(xué)的預(yù)防電纜故障隱患的出現(xiàn)，從源頭上保證高壓電纜的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

2 高壓電纜附件局部放電產(chǎn)生的原因以及檢測(cè)方法

2.1 產(chǎn)生原因

絕緣體中的部分電場(chǎng)強(qiáng)度高于擊穿場(chǎng)強(qiáng)、導(dǎo)體直徑過小導(dǎo)致的電場(chǎng)集中、浮動(dòng)電位金屬體出現(xiàn)感應(yīng)放電，以上三種情況都有可能產(chǎn)生高壓電纜附件局部放電。

2.2 檢測(cè)方法

脈沖電流法、化學(xué)檢測(cè)法和光測(cè)法等都是常用的檢測(cè)方法。

3 高壓電纜附件局部放電超高頻檢測(cè)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 中間接頭物理模型的構(gòu)建

一般情況下，對(duì)于電纜物理模型的構(gòu)建主要是針對(duì)于電纜纜心的構(gòu)建，進(jìn)一步的分析內(nèi)部電磁信號(hào)的傳播特性。往往在其構(gòu)建的過程中通過借助于一種中間接頭實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜的連接，同時(shí)為了更好地保護(hù)內(nèi)部電場(chǎng)分布的情況，往往將導(dǎo)電線芯和連接管有機(jī)的相連接。

3.2 激勵(lì)源與便捷條件的設(shè)置

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

3.3 網(wǎng)格劃分和邊界條件

一般情況下，影響局部放電信號(hào)傳播最主要的因素則是半導(dǎo)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(shí)，使得介質(zhì)有所損耗，同時(shí)在介質(zhì)進(jìn)入匹配層之后，有限的基層匹配層介質(zhì)對(duì)于入射波有著良好的吸收效果。

4 仿真結(jié)果分析

4.1 檢測(cè)位置的影響

通過對(duì)不同位置的檢測(cè)點(diǎn)的比較，我們可以發(fā)現(xiàn)各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)之間的電場(chǎng)強(qiáng)度在徑向方向較大，而縱向分量卻很小。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)這種情況主要是因?yàn)榫植糠烹婋姶挪ㄔ陔娎|內(nèi)部的半導(dǎo)體層發(fā)生了幾不可見的折射現(xiàn)象。

4.2 接收距離的影響

檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置于90附件和本體內(nèi)，進(jìn)而與電纜軸方向水平，此時(shí)局部放電在附件內(nèi)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(dòng)，同時(shí)本體衰減較附件平緩，由于本體傳播的局部放電信號(hào)主要是以低頻信號(hào)為主，而低頻分量衰減的幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于超高頻分量，同時(shí)能量的衰減相對(duì)不大。

4.3 金屬護(hù)套尺寸的影響

一般來說，不同尺寸的波導(dǎo)在一定程度上對(duì)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(hào)能量的多少直接影響著截止頻率。就其實(shí)質(zhì)性而言，電力電纜的電壓等級(jí)相對(duì)較低，從根本上說，金屬護(hù)套更適應(yīng)于局部放電超高頻信號(hào)的檢測(cè)，但是同樣也加大了傳感器尺寸設(shè)計(jì)的難度。

4.4 半導(dǎo)電層尺寸的影響

一般情況下，半導(dǎo)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(hào)畸變相對(duì)嚴(yán)重，同時(shí)其波頭較為平緩，復(fù)制和振蕩頻率也有所降低，其原因主要是半導(dǎo)電層電導(dǎo)率和介電常數(shù)較大，同時(shí)又是一種非線性頻變的有耗介質(zhì)，往往不同頻率的局部放電的電磁波能夠在該界面產(chǎn)生不同的折射和反射，進(jìn)而導(dǎo)致能量衰減和波形畸變。

5 結(jié)束語

綜上所述，本文對(duì)高壓電纜附件局部放電超高頻檢測(cè)進(jìn)行了深入探究，首先明確了高壓電纜附件局部放電檢測(cè)相關(guān)的原理、目的、意義和方法等基本理論依據(jù)，然后對(duì)高壓電纜附件局部放電超高頻檢測(cè)進(jìn)行了系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì)，分別對(duì)中間接頭物理模型、激勵(lì)源與便捷條件、網(wǎng)格劃分與邊界條件三大方面進(jìn)行了仔細(xì)分析，最后對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)運(yùn)行的仿真結(jié)果進(jìn)行了分析，觀察檢測(cè)位置、接收距離、金屬護(hù)套尺寸和半導(dǎo)電層尺寸對(duì)局部放電超高頻信號(hào)的影響。指出高壓電纜附件局部放電超高頻檢測(cè)的重大現(xiàn)實(shí)意義，可以對(duì)超高頻信號(hào)內(nèi)部的絕緣缺陷產(chǎn)生的局部放電信號(hào)進(jìn)行有效檢測(cè)，為高壓電纜的安全工作保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn)

[1]丁書國，侯炳濤.高壓電纜接頭局部放電檢測(cè)方法分析[J].通訊世界，2017，（18）：132-133.

[2]井濤.電纜局部放電在線檢測(cè)方法研究[D].沈陽工業(yè)大學(xué)，2017.

[3]楊忠，杜建國.高壓電纜局部放電實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法研究與應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016，（28）：202-203.