電力電纜局部放電機理及檢測方法探究

章仁杰 徐紅梅 滕鵬飛

摘要：對于電力電纜等電力產品或設備來說，研究其局部放電主要是針對絕緣性來說的。電線電纜在達到場強條件下，在線纜局部進行放電，這種放電跟普通短路不同，因為線纜還能工作。但局部放電的影響到底程度如何，還需要檢測確定。如果輕微的局部放電，其絕緣性能效果尚可，電力產品、設備運行正常，絕緣強度的下降較慢;若強烈的局部放電，將會使絕緣強度下降很快，絕緣性能無法保證，高壓電力產品、設備的絕緣損壞將不可避免。研究局部放電，以具體數值參照比對具有現實意義，在線纜檢測領域，特別是高壓電力電纜局部放電參數研究價值明顯。

關鍵詞：電力電纜;UHF檢測;數字化檢測;局部放電

引言

隨著超高壓變壓器的運行，定期維護帶來的電力損耗越來越大，局部放電是測量設備絕緣強度的重要標準之一，因此，局部放電的控制對變壓器的穩定性至關重要。

1傳統電力電纜試驗方法

傳統的電力電纜試驗方法主要為停電試驗，包括耐壓試驗、絕緣電阻試驗、介質損耗試驗等，其中耐壓試驗又分為直流耐壓試驗、交流耐壓試驗以及超低頻耐壓試驗。（1）直流耐壓試驗：由于可能造成絕緣內部空間電荷累積而導致電纜擊穿，目前基本已被交流耐壓法取代;（2）交流耐壓試驗：由于電纜容量較大，一般不會采用試驗變壓器直接升壓，而是采用對電源容量需求更小的變頻諧振耐壓設備，按變頻電源的實現原理可以分為開關型方波電源和線性放大型正弦波電源兩種;（3）超低頻耐壓試驗：該方法一般采用0.1Hz頻率進行耐壓，既有直流耐壓設備電源容量和設備體積小的優點，同時又降低了直流法空間電荷引起擊穿的風險;（4）絕緣電阻試驗：由于電纜電容量較大，其充電時間較長，影響絕緣電阻測量效率和精度，因此提出以極化系數測量取代單純的絕緣電阻測量。一般認為，如果極化系數大于2，則電纜系統的絕緣性能良好。（5）介質損耗試驗：由于電纜的充電電容較大，導致其正常狀態下的介質損耗系數很小，因此檢測難度較大，檢測精度較低。

2電力電纜局部放電檢測方法探究

2.1高頻分布式局部放電檢測

根據《高頻法局部放電帶電檢測儀器技術規范》（DL/T2278—2021）中的定義，高頻法局部放電檢測是在3兆赫～30兆赫（HF）頻段對局部放電脈沖電流信號進行采集、分析、判斷的一種檢測方法，主要采用高頻電流互感器、電容耦合傳感器采集信號。高頻分布式局部放電試驗是指在電纜各中間接頭、終端頭處布置多個高頻局部放電傳感器及信號采集單元，各信號采集單元所采集的信號經光纖或無線等通信方式傳輸至檢測主機，實現對電纜本體及附件中局部放電信號同步采集、集中分析和診斷的一種檢測方法。適用范圍。高頻分布式局部放電檢測適用于額定電壓110千伏（66千伏）及以上交聯聚乙烯絕緣交流電力電纜線路投運前交接試驗。基本原理。用于局部放電檢測的羅氏線圈稱為高頻電流傳感器，其有效的頻率檢測范圍一般為3兆赫～30兆赫。由于所測量的局部放電信號是微小的高頻電流信號，傳感器需要在較寬的頻帶內有較高的靈敏度。因此HFCT選用高磁導率的磁芯作為線圈骨架，并通常采用自積分式線圈結構。

2.2局部放電檢測方法

脈沖電流法進行局部放電檢測，其技術成熟，已經建立國際國內評判標準，專業程度高，具有良好的科學性和可操作性。脈沖電流法是通過檢測阻抗、檢測電力電纜套管接地線、外殼接地線、鐵芯接地線以及繞組中由于局部放電引起的脈沖電流來獲得放電量，該電流傳感器通常按頻帶可分為窄帶和寬帶兩種。電力電纜運行環境復雜，迫切需要一種可在線檢測，同時受現場外界干擾噪聲影響較小的檢測技術，基于射頻技術的局部放電檢測應運而生。目前，能達到300～3000MHz超高頻信號局部放電檢測技術越來越成熟，可實現快速定位、精準檢測：當頻帶寬變化時，局部放電脈沖能做到隨帶寬變化，有效跟蹤，熱噪聲、諧波等都會對其造成影響，如果單考慮檢測裝置本身的熱噪聲，認為對靈敏度測量的影響可以接受，且靈敏度測量精準穩定;另外，電力電纜應用場所較多，對其造成的電磁干擾溯源及其構成復雜，都會對局部放電檢測造成影響，而使用超高頻檢測法（UHF檢測法），可使影響降到最低，具體操作為：用寬頻法抑制周圍可測頻譜干擾;用窄頻法將其與局部放電信號加以區別，做到有效識別，方便讀取。同時輔以數字化濾波技術，使得超高頻+數字化檢測方法在局部放電在線檢測中應用前景廣闊。

2.3超聲波檢測法

大多數安裝在變壓器外壁的超聲波接收器在偏載70Hz-150Hz時可以產生超聲波。這種介質可以向接收器發送超聲波，對介質進行處理后，變壓器發出的聲音信號被轉換成電信號，然后測量局部放電強度的程度，超聲波控制法主要用于檢測局部放電的正常狀態，有時也用于局部放電的物理位置，結合脈沖電流法，超聲技術是測量局部放電的常用輔助工具。近年來，隨著聲信號轉換和電子增強技術的發展，超聲技術的靈敏度得到了顯著提高。在進一步發展的過程中，利用超聲波檢測方法對變壓器局部放電容量進行量化也是一個新的發展方向。

2.4高頻電流檢測

使用高頻CT對該電纜終端B相護層接地線進行高頻電流局放檢測。且規律與特高頻信號一致。使用示波器對比電纜終端B相特高頻信號與護層接地線高頻CT信號，發現兩個通道信號規律一致，脈沖出現相位一致，說明特高頻和高頻電流異常信號具有同源性。

結語

通過對檢測方法進行對比及其機理進行剖析，探索構建UHF檢測和數字化檢測相結合的新機制，搭建設備系統，驗證效果，達到預期目標，具有實際應用價值。但圍繞新機制還有一些如線纜在線局部放電檢測、運用大云平移技術實現局部放電自動識別等問題，還須進一步研究。

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