高壓電纜接頭局部放電檢測方法研究

劉作鵬 潘歡 王愛苓 馬云龍 才思遠

摘要：高壓電纜是電力系統(tǒng)重要組成部分之一，對電纜及其附件進行局部放電檢測是保障電力電纜可靠運行的重要手段，對高壓電纜對安全運行具有非常重要的意義。鑒于此，本文主要分析探討了高壓電纜附件局部放電檢測方法，以供參閱。

關鍵詞：高壓；電纜附件；局部放電；檢測方法

我們常用的電能是從發(fā)電廠發(fā)出，再通過輸電線路傳輸?shù)阶冸娬荆詈笤儆勺冸娬据斔偷接脩?。從中不難看出高壓電纜作為電力中繼輸電環(huán)節(jié)中的重要一部分，其承載著高負荷的電力傳輸?shù)闹厝?，其設備絕緣性能在電力轉送過程中不僅受到電、熱效應的直接影響，還會因運行時間、不良環(huán)境等多種因素導致性能逐漸弱化，甚至是出現(xiàn)缺陷，一旦發(fā)生故障，將直接導致高壓輸電線路停運，因此必須定期、有計劃地進行局放檢測，通過絕緣檢測和診斷技術能夠更早的發(fā)現(xiàn)電纜及其附件內(nèi)部的絕緣缺陷，從而第一時間進行處理，以保障電網(wǎng)的正常運行。

1局部放電的原理

電纜的絕緣體內(nèi)部，容易受到外界干擾因素影響，尤其在制造、加工中，多少都會存在氣泡等各樣的雜質(zhì)，使該區(qū)域的擊穿電壓大幅度的降低，繼而容易出現(xiàn)放電現(xiàn)象。電纜在使用時，受到電場作用影響，絕緣體內(nèi)部，出現(xiàn)部分區(qū)域放電，但是并沒有貫穿施加電壓導體間的，稱為局部放電。在相關局部測量規(guī)范中，對其局部放電的定義，也做出了一系列的描述，即部分橋接的放電現(xiàn)象，在導體附近發(fā)生，也可以不發(fā)生；但是這種情況的出現(xiàn)，無疑是一種安全隱患，電纜出現(xiàn)老化、絕緣擊穿的情況，不利于電力系統(tǒng)的長壽命發(fā)展。針對電纜局部放電檢測工作的展開，是為了更好的通過檢測局部放電信息的收集、分析，對存在的早期問題、風險、隱患，進行發(fā)現(xiàn)、處理，從而更好的推動電力系統(tǒng)的良性發(fā)展。局部放電現(xiàn)象，主要發(fā)生在絕緣內(nèi)部，受到電場作用影響，內(nèi)部缺陷附近形成了局部電容，此時正負電荷，會集結在不同極性的兩端，局部電場場強增大，最后電容擊穿放電，形成局部放電現(xiàn)象，并伴隨著脈沖電流的產(chǎn)生。

2高壓電纜接頭局部放電檢測方法

2.1電纜局部放電定位法

在對電纜放電進行檢測時，如果能找出局部放電源的位置，那么將大大提高放電檢測的效率和精確性，為了達到這一目的，通常采用時域反射法進行放電位置的判定，即Time Domain Reflectometry.TDR。該方法的運用原理如下：將脈沖檢測裝置架設在電纜的一端，利用局部放電脈沖在電纜中傳播造成的反射原理，獲取同一脈沖在電纜中來回傳播的情況和時間差數(shù)據(jù)，然后利用找出脈沖位置來判定局部放電源的位置。如果將局部放電信號耦合裝置架設在電纜近端，那么可以利用脈沖電流法檢測阻抗。當然也可以通過高頻電流傳感器等方式來找尋檢放電脈沖信號位置。一旦電纜接頭發(fā)生局部放電，那么產(chǎn)生的脈沖會形成幅值相等的兩個信號，并以相反的方向在電纜線路內(nèi)傳播，不同的信號會具有不同的傳播時間，利用兩個信號到達的時延差，參考電纜中脈沖的傳播速度等參數(shù)，能夠大致確定局部放電脈沖發(fā)出的區(qū)域。同樣，對電力電纜進行帶電檢測時，傳感器也能檢測到類似的脈沖群信號，利用其方向可初步確定局放源的位置，只有找出局部放電源的位置，才能找出故障所在，并進一步采取故障排除措施，從而保障電纜的正常運行。

2.2超高頻電容藕合法

超高頻電容藕合器，主要由金屬屏蔽層、電容藕合器、導線芯、外半導電層、XLPE絕緣組成。該方法的優(yōu)點為設計有電容耦合器，極限頻率為500MHz，常用作電纜、附件局部放電的超高頻傳感器，照比以往的局部放電測量，自身的靈敏度要更高。但同時也存在超高頻信號衰減問題，需要在其電纜接頭、端部，借助傳感器的安裝，實現(xiàn)局部放電測量工作，容易對其電纜表層，造成不同程度的破壞。

2.3 Rogowski線圈電流傳感器檢測法

高壓電纜的局部放電信號幅值很小，另外持續(xù)時間很短，僅為ns數(shù)量級，但是卻有較寬的頻譜。因此為了進行高壓電纜局部放電檢測，必須配備寬頻帶、靈敏度高、線性度好、輸出失真小且穩(wěn)定的耦合器。Rogowski線圈電流傳感器作為一種I/V轉換器型電流傳感器應用廣泛。通常將Rogowski線圈制作成圓形或矩形，選擇空心或帶有磁性的骨架，在骨架上均勻纏繞螺線圈。在Rogowski線圈的原邊是一匝線圈，副邊則是多匝線圈，被測脈沖電流會產(chǎn)生磁通，磁通會與副邊線圈相交鏈。當Rogowski線圈有脈沖電流通過時，螺線管的每一匝中就會產(chǎn)生磁通，整個Rogowski線圈N匝中產(chǎn)生大小與導體中脈沖電流大小的磁鏈成正比，電動勢會因磁鏈的變化而變化，且電動勢與電流成正比。

這種傳感器檢測方法能夠較好的找出局部放電源之所在，為快速排出故障奠定基礎，應用較為便捷。

2.4電磁藕合法

應用由羅氏線圈、前置放大器、頻譜分析儀等組成的電纜局部放電監(jiān)測系統(tǒng)；檢測的原理是當局部放電信號存在時，金屬屏蔽層會對其脈沖電流進行感應，當有脈沖電流傳遞到傳感器時，會在其二次繞組部位，感應出存在的異樣放電信號，從而檢測到局部放電信號。

2.5超聲波檢測法

該檢測系統(tǒng)，以壓電晶體為傳感器，壓電晶體具有信號、電荷量轉換的性質(zhì)，通過前置放大器，經(jīng)過光電元件轉換，實現(xiàn)光、電信號的轉換；最后在示波器上，顯示出放大后局放電信號。本檢測法具有簡單安全的優(yōu)點，但存在靈敏度較低的缺點。

3結束語

局部放電對電力電纜及其附件的安全運行具有重要影響，局放檢測作為局放重要的檢測方法，目前已經(jīng)得到了廣泛的重視和應用。如何應用不同原理的檢測手段，對局放缺陷進行精準的檢測和定位，在目前電力電纜的運行維護工作中的重要課題，廣大電力電纜工作人員將通過理論研究和時間驗證結合的方式，對局放檢測進行研究，進一步提高電力電纜的運維水平。

參考文獻：

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（作者單位：國網(wǎng)遼寧省電力有限公司大連供電公司1

中國移動通信集團遼寧有限公司大連分公司2

國網(wǎng)遼寧省電力有限公司鞍山市供電公司3）