电力电缆局部放电机理及检测方法探究

章仁杰 徐红梅 滕鹏飞

摘要：对于电力电缆等电力产品或设备来说，研究其局部放电主要是针对绝缘性来说的。电线电缆在达到场强条件下，在线缆局部进行放电，这种放电跟普通短路不同，因为线缆还能工作。但局部放电的影响到底程度如何，还需要检测确定。如果轻微的局部放电，其绝缘性能效果尚可，电力产品、设备运行正常，绝缘强度的下降较慢;若强烈的局部放电，将会使绝缘强度下降很快，绝缘性能无法保证，高压电力产品、设备的绝缘损坏将不可避免。研究局部放电，以具体数值参照比对具有现实意义，在线缆检测领域，特别是高压电力电缆局部放电参数研究价值明显。

关键词：电力电缆;UHF检测;数字化检测;局部放电

引言

随着超高压变压器的运行，定期维护带来的电力损耗越来越大，局部放电是测量设备绝缘强度的重要标准之一，因此，局部放电的控制对变压器的稳定性至关重要。

1传统电力电缆试验方法

传统的电力电缆试验方法主要为停电试验，包括耐压试验、绝缘电阻试验、介质损耗试验等，其中耐压试验又分为直流耐压试验、交流耐压试验以及超低频耐压试验。（1）直流耐压试验：由于可能造成绝缘内部空间电荷累积而导致电缆击穿，目前基本已被交流耐压法取代;（2）交流耐压试验：由于电缆容量较大，一般不会采用试验变压器直接升压，而是采用对电源容量需求更小的变频谐振耐压设备，按变频电源的实现原理可以分为开关型方波电源和线性放大型正弦波电源两种;（3）超低频耐压试验：该方法一般采用0.1Hz频率进行耐压，既有直流耐压设备电源容量和设备体积小的优点，同时又降低了直流法空间电荷引起击穿的风险;（4）绝缘电阻试验：由于电缆电容量较大，其充电时间较长，影响绝缘电阻测量效率和精度，因此提出以极化系数测量取代单纯的绝缘电阻测量。一般认为，如果极化系数大于2，则电缆系统的绝缘性能良好。（5）介质损耗试验：由于电缆的充电电容较大，导致其正常状态下的介质损耗系数很小，因此检测难度较大，检测精度较低。

2电力电缆局部放电检测方法探究

2.1高频分布式局部放电检测

根据《高频法局部放电带电检测仪器技术规范》（DL/T2278—2021）中的定义，高频法局部放电检测是在3兆赫～30兆赫（HF）频段对局部放电脉冲电流信号进行采集、分析、判断的一种检测方法，主要采用高频电流互感器、电容耦合传感器采集信号。高频分布式局部放电试验是指在电缆各中间接头、终端头处布置多个高频局部放电传感器及信号采集单元，各信号采集单元所采集的信号经光纤或无线等通信方式传输至检测主机，实现对电缆本体及附件中局部放电信号同步采集、集中分析和诊断的一种检测方法。适用范围。高频分布式局部放电检测适用于额定电压110千伏（66千伏）及以上交联聚乙烯绝缘交流电力电缆线路投运前交接试验。基本原理。用于局部放电检测的罗氏线圈称为高频电流传感器，其有效的频率检测范围一般为3兆赫～30兆赫。由于所测量的局部放电信号是微小的高频电流信号，传感器需要在较宽的频带内有较高的灵敏度。因此HFCT选用高磁导率的磁芯作为线圈骨架，并通常采用自积分式线圈结构。

2.2局部放电检测方法

脉冲电流法进行局部放电检测，其技术成熟，已经建立国际国内评判标准，专业程度高，具有良好的科学性和可操作性。脉冲电流法是通过检测阻抗、检测电力电缆套管接地线、外壳接地线、铁芯接地线以及绕组中由于局部放电引起的脉冲电流来获得放电量，该电流传感器通常按频带可分为窄带和宽带两种。电力电缆运行环境复杂，迫切需要一种可在线检测，同时受现场外界干扰噪声影响较小的检测技术，基于射频技术的局部放电检测应运而生。目前，能达到300～3000MHz超高频信号局部放电检测技术越来越成熟，可实现快速定位、精准检测：当频带宽变化时，局部放电脉冲能做到随带宽变化，有效跟踪，热噪声、谐波等都会对其造成影响，如果单考虑检测装置本身的热噪声，认为对灵敏度测量的影响可以接受，且灵敏度测量精准稳定;另外，电力电缆应用场所较多，对其造成的电磁干扰溯源及其构成复杂，都会对局部放电检测造成影响，而使用超高频检测法（UHF检测法），可使影响降到最低，具体操作为：用宽频法抑制周围可测频谱干扰;用窄频法将其与局部放电信号加以区别，做到有效识别，方便读取。同时辅以数字化滤波技术，使得超高频+数字化检测方法在局部放电在线检测中应用前景广阔。

2.3超声波检测法

大多数安装在变压器外壁的超声波接收器在偏载70Hz-150Hz时可以产生超声波。这种介质可以向接收器发送超声波，对介质进行处理后，变压器发出的声音信号被转换成电信号，然后测量局部放电强度的程度，超声波控制法主要用于检测局部放电的正常状态，有时也用于局部放电的物理位置，结合脉冲电流法，超声技术是测量局部放电的常用辅助工具。近年来，随着声信号转换和电子增强技术的发展，超声技术的灵敏度得到了显著提高。在进一步发展的过程中，利用超声波检测方法对变压器局部放电容量进行量化也是一个新的发展方向。

2.4高频电流检测

使用高频CT对该电缆终端B相护层接地线进行高频电流局放检测。且规律与特高频信号一致。使用示波器对比电缆终端B相特高频信号与护层接地线高频CT信号，发现两个通道信号规律一致，脉冲出现相位一致，说明特高频和高频电流异常信号具有同源性。

結语

通过对检测方法进行对比及其机理进行剖析，探索构建UHF检测和数字化检测相结合的新机制，搭建设备系统，验证效果，达到预期目标，具有实际应用价值。但围绕新机制还有一些如线缆在线局部放电检测、运用大云平移技术实现局部放电自动识别等问题，还须进一步研究。

参考文献

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