電力電纜局部放電檢測技術(shù)探究

余新球

摘要：文章基于電力電纜局部放電原理以及檢測技術(shù)原理，分析在電網(wǎng)系統(tǒng)中開展電纜局部放電帶電檢測工作的作用，對(duì)常用的幾種局部放電檢測技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)行研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：電力電纜;局部放電;檢測技術(shù)

一、引言

現(xiàn)階段人們的生活水平隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展有了極大的提高，與此同時(shí)，整個(gè)社會(huì)的用電負(fù)荷也在同步增長，使得電力系統(tǒng)規(guī)模在不斷擴(kuò)大，對(duì)電能供應(yīng)質(zhì)量也提出更高要求。在上述發(fā)展趨勢下，目前的電網(wǎng)規(guī)模在不斷擴(kuò)大其覆蓋面積也隨之增加，但是為了滿足其穩(wěn)定與安全運(yùn)行的要求，也需要積極應(yīng)用先進(jìn)的電力監(jiān)測技術(shù)來保證其安全運(yùn)行。尤其針對(duì)目前常用的交聯(lián)聚乙烯絕緣材料所制的電力電纜，需要針對(duì)其局部放電問題，通過帶電監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用來加強(qiáng)對(duì)此類電纜的檢測和管理維護(hù)，保障其安全與穩(wěn)定運(yùn)行。

二、電力電纜局部放電及其檢測技術(shù)的相關(guān)原理

由于目前電力系統(tǒng)中比較常用的電力電纜主要是由交聯(lián)聚乙烯絕緣材料制成的，但是在應(yīng)用此種材料進(jìn)行電纜制作時(shí)容易造成其中的氣泡問題，甚至含有其他雜質(zhì)，這就容易造成此電纜在運(yùn)行中在此部位出現(xiàn)擊穿場強(qiáng)和平均擊穿場強(qiáng)之間的較大差異。因此，在電纜正常運(yùn)行中就會(huì)導(dǎo)致此部位出現(xiàn)放電問題，而在較大規(guī)模的電網(wǎng)系統(tǒng)中，此放電問題還會(huì)被放大而導(dǎo)致區(qū)域性放電問題。總結(jié)電纜局部放電的特點(diǎn)，其主要集中在絕緣體內(nèi)部，在放電問題發(fā)生時(shí)會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的脈沖電流，還會(huì)在表面出現(xiàn)局部電暈放電問題。

正是由于目前電網(wǎng)系統(tǒng)中的電纜通常采取交聯(lián)聚乙烯絕緣材料所制，加之目前的電纜制造方式和工藝水平的限制，因此局部放電問題無法避免。而在此問題出現(xiàn)時(shí)如果不及時(shí)處理和控制容易影響電網(wǎng)系統(tǒng)的整體運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性。這就需要維護(hù)管理人員基于局部放電故障表現(xiàn)出的現(xiàn)象做好檢測工作，也就是檢測和識(shí)別局部放電現(xiàn)象產(chǎn)生的信息，提前發(fā)現(xiàn)此故障隱患表現(xiàn)出的電纜絕緣體內(nèi)部的缺陷，然后采取針對(duì)性的方法進(jìn)行預(yù)防，防止此故障引發(fā)更為嚴(yán)重的事故。

三、電力電纜局部放電帶電檢測的重要性

首先可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除安全隱患。由于在電纜運(yùn)行中出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象時(shí)會(huì)在此局部位置出現(xiàn)強(qiáng)烈的脈沖電流，這就會(huì)由于放電問題而影響電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行，不僅可能降低電纜絕緣性，而且可能會(huì)導(dǎo)致漏電或火災(zāi)等安全事故。這就需要做好此故障的帶電檢測工作，就是排查電纜自身制作工藝以及安裝工藝中的質(zhì)量問題，及時(shí)采取針對(duì)性措施來排除安全隱患。此外針對(duì)目前常用的星形接地系統(tǒng)來說，容易在出現(xiàn)諧振問題時(shí)導(dǎo)致接地故障，可以通過此種帶電檢測方式查明故障原因并及時(shí)處理來保證電網(wǎng)安全。

其次有助于提升電力產(chǎn)業(yè)質(zhì)量管理水平。針對(duì)目前規(guī)模不斷擴(kuò)大的電網(wǎng)建設(shè)工程，容易在盲目追求高利潤時(shí)采取質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的電纜，增加出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象的概率而影響電網(wǎng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行，還會(huì)導(dǎo)致后期維護(hù)管理壓力的增加。通過此帶電檢測工作則可以準(zhǔn)確判斷電纜質(zhì)量和安裝工藝質(zhì)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中的不規(guī)范現(xiàn)象并處理，提升電網(wǎng)建設(shè)質(zhì)量和管理水平。

最后有助于檢修工作的順利開展。電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行中不可避免要開展維護(hù)檢修工作，通過此帶電檢測技術(shù)的應(yīng)用可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行中的電纜局部放電安全隱患，還可以檢查電纜以及電力設(shè)備中的其他故障引資，這也是系統(tǒng)日常檢修工作中的重點(diǎn)，有助于保證電纜的穩(wěn)定運(yùn)行。

四、電力電纜局部放電檢測技術(shù)的應(yīng)用

（一）超聲法的應(yīng)用

此種檢測方法就是利用超聲波的原理，使用超聲傳感器來檢測電纜，通過對(duì)超聲波傳輸狀態(tài)變化情況的分析對(duì)其中存在異常的部位進(jìn)行識(shí)別和診斷。在此檢測方法中比較常用的傳感器就是壓電晶體傳感器，重點(diǎn)對(duì)電纜各接頭位置進(jìn)行檢測。由于在電纜出現(xiàn)局部放電問題時(shí)會(huì)所發(fā)出的聲音信號(hào)的頻帶比較寬，通過此種檢測方法可以識(shí)別和捕捉此種信號(hào)并轉(zhuǎn)換為電量。然后使用此傳感器外端的分離放大器來放大此信號(hào)，在此信號(hào)經(jīng)過光電轉(zhuǎn)化模塊進(jìn)行轉(zhuǎn)化之后由其內(nèi)部光纖向數(shù)據(jù)信息采集卡中傳輸，最終通過波形數(shù)據(jù)的形式在工控機(jī)上進(jìn)行顯示。此種檢測方法在應(yīng)用中具有較強(qiáng)的抗干擾能力，以及具有高效率和高精準(zhǔn)度等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)由于超聲波的速度較小，可以通過此技術(shù)精確定位故障位置。但是在此技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，由于此信號(hào)強(qiáng)度較小，容易在檢測中出現(xiàn)信號(hào)采集和轉(zhuǎn)換清晰度較低的問題。同時(shí)由于電纜的絕緣層厚度較大，也會(huì)對(duì)超聲波起到吸收的作用，這就會(huì)造成高頻超聲波在傳輸過程中的衰減，影響最終數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。針對(duì)此問題，就需要在技術(shù)研發(fā)過程中優(yōu)化超聲波儀器的強(qiáng)度和性能。

（二）高頻電流法的應(yīng)用

此檢測技術(shù)是基于脈沖電流法發(fā)展而來的非電接觸式的檢測技術(shù)，在應(yīng)用中使用高頻羅氏線圈在電纜耦合回路中對(duì)局部放電現(xiàn)象產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行收集。此種方法在應(yīng)用中比較便于設(shè)備安裝和檢測實(shí)施，并且可以結(jié)合實(shí)際情況和需求進(jìn)行調(diào)整。比如可以在檢測電纜局部放電現(xiàn)象時(shí)靈活調(diào)整信號(hào)帶寬，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集范圍的擴(kuò)大。但是在實(shí)際應(yīng)用中，由于需要從接地先上獲取耦合信號(hào)，容易在檢測過程中受到外界電磁干擾的影響而造成檢測結(jié)果不夠準(zhǔn)確。還會(huì)在檢測過程中受到廣播信號(hào)的影響，表現(xiàn)出具有較差抗干擾能力的問題。此外，此技術(shù)應(yīng)用時(shí)對(duì)設(shè)備安裝和調(diào)試水平有著較高的要求，容易由于沒有正確和規(guī)范安裝高通濾波放大器和傳感器、或者出現(xiàn)匹配度不足的問題而對(duì)檢測結(jié)果造成影響。因此需要加大對(duì)相應(yīng)抗干擾措施的研究和應(yīng)用來提高此檢測技術(shù)的可靠性。

（三）特高頻法的應(yīng)用

由于在電纜出現(xiàn)局部放電問題時(shí)會(huì)產(chǎn)生電磁波信號(hào)，通過此種檢測方法就可以識(shí)別和采集此種信號(hào)。因此，在出現(xiàn)此問題時(shí)，技術(shù)人員可以檢測此故障位置的電磁波信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障位置的精準(zhǔn)定位，并用于對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的在線監(jiān)測中。但是此在局部放電現(xiàn)象發(fā)生時(shí)也會(huì)伴隨有放電干擾，但是通過此種檢測技術(shù)則可以有效規(guī)避這些放電干擾而保證檢測結(jié)果的真實(shí)性與準(zhǔn)確性。在此檢測技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，需要在盡量靠近電纜疑似故障點(diǎn)的位置進(jìn)行超高頻傳感器的安裝，避免出現(xiàn)信號(hào)過渡穿件的問題，尤其比較適合在電纜接頭位置的故障檢測。此外，在應(yīng)用此技術(shù)時(shí)，由于在不同位置進(jìn)行傳感器的安裝也將此方法分為內(nèi)置式和外置式兩種。前者比較適合電容耦合傳感器的應(yīng)用，其不僅具有較小的尺寸而且具有較高的靈敏度，但是也具有較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，對(duì)檢測人員技術(shù)水平有著較高的要求。而后一種安裝方式則具有較強(qiáng)的抗干擾能力，同時(shí)安裝也比較方便，但是容易影響其檢測靈敏度。

五、結(jié)語

在目前人們用電需求不斷增加的同時(shí)也增加了電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)模，針對(duì)此系統(tǒng)運(yùn)行中電力電纜容易出現(xiàn)的局部放電現(xiàn)象，以及此現(xiàn)象可能造成的后果，文章重點(diǎn)對(duì)其帶電檢測技術(shù)進(jìn)行研究。比如通過超聲法、高頻電流法以及特高頻法的應(yīng)用，在不影響電纜和電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行基礎(chǔ)上精準(zhǔn)和高效排查電纜中的局部放電現(xiàn)象，切實(shí)保障電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全運(yùn)行。

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