電力電纜局部放電檢測技術的探討

馬伏寶

（寧夏回族自治區(qū)中衛(wèi)市沙坡頭區(qū)南山臺電灌站，寧夏 中衛(wèi) 751700）

0 引 言

如今我國民眾的生活水平得到了大幅度的提升，電力產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模、服務品質也實現(xiàn)了全面進步。為了滿足更大的社會生產(chǎn)、生活需求，電力產(chǎn)業(yè)逐步建設了更大規(guī)模的電網(wǎng)系統(tǒng)。這對電力檢測、安全管理技術提出了更高的要求，需要采用更先進、更合適的檢測方法。在電網(wǎng)規(guī)模不斷增大的情況下，交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜成為主要的電力電纜材料，針對電纜的檢測是電力產(chǎn)業(yè)管理維護工作的重點，目前相關技術存在一定的局限性。因此，針對電力電纜局部放電檢測技術的實踐研究十分有必要。

1 電力電纜局部放電及其檢測技術的相關原理

1.1 局部放電

在目前的電力電網(wǎng)系統(tǒng)當中，使用的電纜材料多為交聯(lián)聚乙烯絕緣材料，出于該技術工藝特性和技術水平的影響，材料內部難免會出現(xiàn)氣泡。而這些氣泡的存在，則是導致電纜出現(xiàn)局部放電問題的根本所在。具體來講，當交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜中存在氣泡，或者局部含有其他雜志，會導致該區(qū)域的擊穿場強與平均擊穿場強出現(xiàn)較大差異。當電纜通電時，擊穿場強的區(qū)域則會發(fā)生放電的現(xiàn)象[1]。在規(guī)模較大的電力系統(tǒng)中，這種放電現(xiàn)象會被放大，引發(fā)區(qū)域性放電。從概念角度來講，局部放電也就是沒有貫穿施加電壓導體之間的放電現(xiàn)象。電力電纜的局部放電現(xiàn)象有3個主要的特征：（1）發(fā)生在絕緣體內部：（2）在放電過程中會產(chǎn)生強烈的脈沖電流：（3）在表面產(chǎn)生局部電暈放電的現(xiàn)象。

1.2 局部放電檢測

有前文的概念解釋可以發(fā)現(xiàn)，局部放電現(xiàn)象在目前電纜的制造方式、工藝水平環(huán)境下，是無法避免且普遍存在的。一旦電纜出現(xiàn)局部放電的現(xiàn)象，對電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全性會產(chǎn)生一定的威脅，不利于電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。因此，需要電力維護管理人員采用一定的方法，對電纜局部放電現(xiàn)象進行檢測。局部放電檢測也就是通過對局部放電現(xiàn)象發(fā)生時產(chǎn)生的信息進行檢測和識別，及時發(fā)現(xiàn)電纜絕緣體內部存在的缺陷，采用針對性的方法進行解決，避免和減少事故的發(fā)生。

2 電力電纜局部放電帶電檢測的重要性

電纜是電網(wǎng)系統(tǒng)的基本構成元素，在電網(wǎng)系統(tǒng)中擔當電力運輸?shù)娜蝿铡Ｔ陔娋W(wǎng)規(guī)模不斷擴大、人們用電要求不斷提高的情況下，對電力電纜系統(tǒng)的維護和管理至關重要。而局部放電現(xiàn)象是危害電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定、安全的重要隱患，需要做好及時、精準的檢測。如果檢測時要進行斷電處理，那么會對人們的正常用電產(chǎn)生不利的影響。同時，考慮到如今電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)模越來越大，并且局部放電現(xiàn)象的多發(fā)性和不確定性，斷電檢測越來越不現(xiàn)實[2]。所以帶電檢測勢在必行。總體來說，電力電纜局部放電帶電檢測的重要性體現(xiàn)在如下3個方面。

2.1 及時發(fā)現(xiàn)和消除安全隱患

前文提到，局部放電現(xiàn)象會在電纜局部位置產(chǎn)生強烈的脈沖電流，并且還會有明顯的放電現(xiàn)象。這些都會導致電網(wǎng)系統(tǒng)面臨著安全威脅，輕則導致電纜破損、絕緣性降低，重則引發(fā)漏電、火災等重大安全事故。因此，針對電力電纜局部放電現(xiàn)象的檢測，可以及時發(fā)現(xiàn)電纜本身工藝以及安裝工藝存在的質量問題，通過有效方法進行解決，可以規(guī)避安全風險。此外，如今電力系統(tǒng)中星形接地系統(tǒng)十分常見，發(fā)生諧振時油紙絕緣電力電纜會發(fā)生接地故障。針對電纜局部放電現(xiàn)象的檢測，有助于及時發(fā)現(xiàn)故障產(chǎn)生的原因，并進行快速處理，維護電網(wǎng)安全。

2.2 提高電力產(chǎn)業(yè)質量管理水平

如今我國電網(wǎng)建設規(guī)模越來越大，而電網(wǎng)建設中電纜本身質量以及安裝質量都至關重要。但是部分施工單位為了追求更高利潤，使用品質不達標的電纜材料，這類材料由于原料及工藝的問題，發(fā)生局部放電的可能性更高，嚴重威脅整個電網(wǎng)的穩(wěn)定安全，同時也會加重后期維護管理壓力。針對電力電網(wǎng)局部漏電的檢測，可以較為準確的判斷電網(wǎng)材料和安裝工藝質量水平，及時發(fā)現(xiàn)不合理及違規(guī)的現(xiàn)象，及時采取正確的措施，為電網(wǎng)系統(tǒng)后續(xù)使用打下可靠的基礎[3]。

2.3 配合檢修工作

在電力電網(wǎng)系統(tǒng)的運行過程中，維護檢修工作不可或缺。在電力電纜及相關設備長時間運行的情況下可能會出現(xiàn)一些問題，產(chǎn)生一定的故障安全隱患。而局部放電檢測技術的應用，一方面可以及時發(fā)現(xiàn)局部放電安全隱患，另一方面也可以對電纜、電力設備的其他故障因子進行檢查。由此可見，局部放電檢測也是電力電纜系統(tǒng)日常維護檢修工作的重要組成部分，對維護電纜穩(wěn)定運行、降低損失有重要的作用。

3 電力電纜局部放電檢測技術的應用分析

經(jīng)過多年的實踐研究，技術人員發(fā)現(xiàn)電力電纜在產(chǎn)生局部放電時，會產(chǎn)生不一樣的物理現(xiàn)象，同時不同的物理狀態(tài)、環(huán)境因素也會導致局部放電狀態(tài)的不同[4]。針對這些物理現(xiàn)象、局部放電狀態(tài)進行研究并轉化為相關信息，可以實現(xiàn)對電力電纜局部放電誘因、狀態(tài)的準確識別。目前，主流的電力電纜局部放電檢測技術包括超聲法、高頻電流法及特高頻法等，本文將對這些技術方法進行具體分析。

3.1 超聲法

顧名思義，超聲法是通過超聲波原理，利用超生傳感器對電纜進行檢測，通過對超聲波傳輸狀態(tài)的變化情況的檢測，識別其中存在異常的部位，進而識別局部放電現(xiàn)象。這種方法通常是使用壓電晶體傳感器進行檢測，檢測的重點部位是電纜各接頭位置。當電力電纜局部位置發(fā)生放電現(xiàn)象時，會產(chǎn)生一種頻帶較寬的聲音信號，而超聲傳感器可以對這種聲音進行識別和捕捉，將其轉化為電量。同時，超聲傳感器外端的分離放大器將這種聲音信號放大。此后，這種被放大的信號會經(jīng)過光電轉化模塊，再由模塊內部的光纖將信號傳輸至數(shù)據(jù)信息采集卡之中，最后由與之相連的工控機以波形數(shù)據(jù)的形式顯示出來。采用超聲檢測法可以有效避免外部環(huán)境對檢測工作的影響，具有精準度高、效率高等特點。由于超聲波波速較小，技術人員可以借此實現(xiàn)精準的故障定位。但是，在實際使用當中，技術人員也發(fā)現(xiàn)了超聲波檢測法存在一定的問題。具體來講，在特定情況下，超聲信號的產(chǎn)生比較有限，并且信號強度不高，在實際檢測中可能會面臨信號采集、轉化清晰度不高的問題。同時，多數(shù)電力電纜外部有較厚的絕緣層，而絕緣層本身會吸收部分的超聲波，導致高頻超聲波在傳輸過程中出現(xiàn)衰減的現(xiàn)象，進而導致最終反映的數(shù)據(jù)和實際情況有較大差異。針對這些問題，目前我國相關技術人員對超聲波儀器的強度和性能進行了優(yōu)化，在部分情況下可以發(fā)揮出不錯的作用[5]。

3.2 高頻電流法

這是一種非電接觸式的檢測技術，也是之前十分知名的脈沖電流法的升級版。該方法主要是以高頻羅氏線圈取代測量阻抗，可以直接在電纜耦合回路當中采集局部放電現(xiàn)象產(chǎn)生的脈沖信號。這種技術從執(zhí)行方式到檢測結果等方面都有很大的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在于技術人員安裝設備和實施檢測的便捷性較高，同時可以根據(jù)實際情況和相關需求進行靈活調整，具有靈活度較高的優(yōu)勢。在采用高頻電流法進行電力電纜局部放電現(xiàn)象檢測時，技術人員可以對信號帶寬進行靈活調整，并且可以根據(jù)實際需要提高數(shù)據(jù)采集范圍。不過，在使用中，高頻電流法也存在一些不足。具體來講，檢測人員在采用該技術進行檢測時，耦合信號要從接地線上進行，這種方法會導致外界電磁干擾較大，對檢測準確性產(chǎn)生一定的影響。同時，該檢測方法執(zhí)行的過程當中還會受到廣播信號的干擾，也就是說高頻電流法的抗干擾能力較弱。此外，該方法對技術人員相關裝置設備的安裝和調試水平要求較高，如高通濾波放大器、傳感器安裝不到位，或是匹配度不足，都會影響檢測結果。當然，如今技術研究人員通過對抗干擾措施的研究，一定程度上提高了高頻電流法的可靠性。

3.3 特高頻法

特高頻法主要是利用電力電纜局部放電時產(chǎn)生的電磁波信號原理，通過對該信號的識別采集，進行檢測的技術。技術人員通過對電力電纜局部位置電磁波信號的檢測，可以實現(xiàn)針對電網(wǎng)系統(tǒng)的在線檢測，并且可以實現(xiàn)精準定位。在電力電纜局部放電時，會產(chǎn)生一些放電干擾，這是傳統(tǒng)檢測法檢測時比較常見的干擾因素[6]。而特高頻法可以很好的規(guī)避放電干擾，提高檢測的精準性。在實際實施當中，對超高頻傳感器的安裝要注意盡量靠近電纜疑似故障點，可以有效避免信號過度衰減，在電纜接頭位置檢測方面有重要的作用。在具體采用特高頻檢測技術時，傳感器的安裝按照位置的不同劃分為內置式和外置式。前者主要是以電容耦合傳感器比較常見，具有尺寸小、靈敏度高的優(yōu)點，但是由于其結構相對復雜，對技術人員專業(yè)水平要求較高；后者的抗干擾能力較強，同時具有安裝簡便高效的優(yōu)點，不過也存在檢測靈敏度不高的缺點。

4 結 論

在如今電力產(chǎn)業(yè)及電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大的大環(huán)境下，電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全，將直接影響人們用電體驗，同時也與生產(chǎn)安全息息相關。電力電纜局部放電現(xiàn)象，是對電纜工藝及安裝質量的反映，存在一定的安全隱患，因此對該現(xiàn)象的檢測尤為重要。電力維護管理技術人員應當深刻認識到電力電纜局部放電檢測工作的重要性，在實踐中根據(jù)電網(wǎng)系統(tǒng)特點和實際管理要求，科學采用有效的檢測技術，在盡量不影響電網(wǎng)系統(tǒng)正常運行的基礎上，高效、精準地做好局部放電檢測，為維持電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定安全運行打下可靠的基礎。