探析高壓電力電纜局部放電檢測技術(shù)

賈余超

摘要：高壓電纜發(fā)生局部放電情況，將會(huì)危害高壓輸電安全，從而用戶正常用電受到影響、企業(yè)收益降低，不利于社會(huì)安定。本文針對(duì)高壓電力電纜的局部放電現(xiàn)象進(jìn)行分析，討論其原理及原因，并結(jié)合現(xiàn)有檢測技術(shù)，把局部放電問題于初始階段做以檢測，進(jìn)而提供適當(dāng)維修辦法，保障高壓電纜輸電安全。另外檢測技術(shù)應(yīng)用階段中常出現(xiàn)的干擾信號(hào)問題，也將會(huì)影響局部放電的精準(zhǔn)檢出，因此對(duì)檢測技術(shù)質(zhì)量作出分析，提出抗干擾措施。

關(guān)鍵詞：局部放電;高壓電力電纜;檢測技術(shù)

引言：電力電纜自面世來，幫助電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模逐步擴(kuò)張，城市內(nèi)電網(wǎng)線路的運(yùn)營面積也有所增長，由此高壓電力電纜的應(yīng)用范圍變得日益廣泛。電力電纜處于長期運(yùn)營時(shí)，會(huì)發(fā)生安全缺陷，比如絕緣性能的下降等，因此長期電流荷載情況下，將有一定幾率發(fā)生局部放電危害，對(duì)電纜輸電安全造成巨大安全隱患。當(dāng)前使用到的檢測手段能為電網(wǎng)管理提供現(xiàn)場數(shù)據(jù)，讓管理人員通過檢測結(jié)果了解高壓電力電纜的實(shí)際損害情況，以此針對(duì)性開展維修流程，提高電力產(chǎn)業(yè)運(yùn)行優(yōu)勢。

一、局部放電現(xiàn)象的原理及原因

局部放電情況發(fā)生，將會(huì)對(duì)電纜運(yùn)行起到不利影響，因此分析其危害發(fā)生原理，對(duì)解決該問題有一定意義。電纜絕緣體的內(nèi)部會(huì)因制造/施工階段殘留氣泡或雜質(zhì)污染，而當(dāng)開始輸電行為，該部分氣泡、雜質(zhì)區(qū)域的擊穿場強(qiáng)較低，其數(shù)值甚至低于平均數(shù)值下的擊穿場強(qiáng)，因此更易發(fā)生放電現(xiàn)象。輸電行為下，電纜產(chǎn)生電場作用，而絕緣系統(tǒng)中的上述部位較易發(fā)生放電行為，當(dāng)并未貫穿導(dǎo)體時(shí)，該種行為被稱作局部放電，其對(duì)電纜電路危害較大。局部放電屬于異常放電現(xiàn)象，因此每發(fā)生一次局部放電都會(huì)使絕緣介質(zhì)性能下降，同比分析，當(dāng)發(fā)生較小規(guī)模的輕微局放，則絕緣強(qiáng)度較為緩慢的呈現(xiàn)下降趨勢;強(qiáng)烈局放，則下降幅度加劇，由此造成電力電纜設(shè)備/線路損壞。

二、高壓電力電纜放電檢測技術(shù)

（一）脈沖電流技術(shù)

該方式采用脈沖電流，以此來獲得放電量，是一種相對(duì)簡易且應(yīng)用廣泛的局放檢測手段?？梢越栌蓹z測阻抗、各類接地線和繞組來判斷局放引起位置的脈沖電流情況，而其中電流傳感器通常按頻帶可分為窄帶和寬帶兩種。窄帶傳感器一般在10KHZ左右，具有高靈敏度、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但輸出波形嚴(yán)重畸形。寬帶傳感器帶寬為IOOkHz左右，具有脈分辨率高的優(yōu)點(diǎn)，但信噪比低。該方法的主要缺點(diǎn)一是由于檢測阻抗和放大器對(duì)測量的靈敏度、準(zhǔn)確度、分辨率以及動(dòng)態(tài)范圍等都有影響。因此，當(dāng)試樣的電容量比較大時(shí)，受耦合阻抗的限制，靈敏度也受到一定的限制;二是測試頻率低，一般小于1MHz，因而包含的信息量少[1]。

（二）高頻電流技術(shù)

使用高頻電流方法檢測局放，是一種相當(dāng)常見的檢測技術(shù)，檢測期間只需要檢測電纜本體、接地線等兩個(gè)位置便可完成檢測，因此該方法也相對(duì)便捷。電纜的內(nèi)部產(chǎn)生局放電流后，其中一部分電流將會(huì)經(jīng)由外屏蔽層的接地導(dǎo)線直接流入大地，給電力企業(yè)帶來一定比例的線損率，不利于輸電效益的產(chǎn)生。針對(duì)該種電流損失模式，在接地線上接入高頻的電流傳感設(shè)備，當(dāng)接地線上有電流經(jīng)過，能敏銳感知，以此判斷有無局放現(xiàn)象發(fā)生。另外，電纜其主體作為導(dǎo)電線路，其本身可成為感應(yīng)天線，所以該種檢測方式雖然操作簡便，但需要防止環(huán)境中的電磁信號(hào)干預(yù)，比如廣播干擾便能影響到傳感器運(yùn)行效果，因此在其應(yīng)用中需要將數(shù)據(jù)做以一定處理，方可提高檢測精度。

（三）超聲波技術(shù)

電纜內(nèi)部當(dāng)發(fā)生局放情況時(shí)，同時(shí)會(huì)伴有超聲波被發(fā)射出來，因此檢測局放還可通過對(duì)伴生超聲波信號(hào)進(jìn)行檢測，以此來判斷是否存在局放現(xiàn)象。使用超聲波檢測設(shè)備探測局放過程中的超聲波信號(hào)，比如超聲波傳感器設(shè)備便能準(zhǔn)確監(jiān)測超聲波信號(hào)，該設(shè)備有效將電氣連接檢測變?yōu)榱寺暡z測，所以規(guī)避高壓電力電纜連接時(shí)可能會(huì)發(fā)生的危害情況，適合在不能將電纜斷電時(shí)進(jìn)行帶電實(shí)時(shí)檢測。電纜變壓器的絕緣構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜，不同聲波介質(zhì)會(huì)造成不同程度的聲波衰減過程，由此提供了聲波檢測標(biāo)準(zhǔn)，不過聲波檢測相關(guān)設(shè)備對(duì)于電磁干擾的抵抗能力也相對(duì)較差，所以需要不斷提高超聲波檢測靈敏性。

（四）化學(xué)檢測技術(shù)

當(dāng)變壓器中發(fā)生局部放電時(shí)，各種絕緣材料會(huì)發(fā)生分解破壞，產(chǎn)生新的生成物，通過檢測生成物的組成和濃度，可以判斷局部放電的狀態(tài)。目前，該方法已廣泛應(yīng)用于變壓器的在線故障診斷中。故障類型不同，故障程度也不同，氣體的組成和濃度也不相同，由此建立起來的模式識(shí)別系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)故障的自動(dòng)識(shí)別。但直到目前，仍然沒有形成統(tǒng)一的判斷標(biāo)準(zhǔn)[2]?；瘜W(xué)檢測技術(shù)可對(duì)早期故障/潛伏性故障進(jìn)行相當(dāng)靈敏的檢測，但化學(xué)檢測技術(shù)并不能準(zhǔn)確反映出較為突發(fā)的故障類型，是其一大遺憾。

（五）射頻檢測技術(shù)

該檢測技術(shù)是從變壓器的中性點(diǎn)位置處測取信號(hào)，由此完成局放檢測。在測量期間，檢測信號(hào)頻率可以達(dá)30MHe，由此便可大大提高局部放電的測量頻率。另外測試系統(tǒng)安裝方便，檢測設(shè)備不改變電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式，對(duì)于三相局部放電信號(hào)的總合無法進(jìn)行分辨，而且信號(hào)易受外界干擾[3]。社會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)局放現(xiàn)象檢測力度加大，將數(shù)字化的濾波技術(shù)進(jìn)行發(fā)展，該項(xiàng)技術(shù)與射頻檢測技術(shù)相結(jié)合，由此創(chuàng)造出了更加廣泛的應(yīng)用前景。

（六）光測技術(shù)

局放現(xiàn)象產(chǎn)生時(shí)還會(huì)伴有光輻射，所以檢測光波數(shù)值也能側(cè)面印證局放現(xiàn)象程度。變壓器油中，不同放電現(xiàn)象的所發(fā)光波長度不同，不過其范圍大致在500-700毫米內(nèi)。經(jīng)過光電轉(zhuǎn)化后，檢測人員檢驗(yàn)光電流的相關(guān)特性，由此便可準(zhǔn)確識(shí)別局放現(xiàn)象，但光測方式所用設(shè)備相對(duì)昂貴，在現(xiàn)實(shí)中可用性較差。目前光測技術(shù)能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)較好的分析出局放特性和絕緣劣化的有關(guān)機(jī)理，其電力電纜現(xiàn)場作業(yè)能力有待加強(qiáng)。

三、檢測技術(shù)中的信號(hào)干擾分析

高壓電力電纜線路通常長達(dá)幾十里，因此對(duì)電纜線路中的局部放電現(xiàn)象加以檢測、定位，有其必要性。電纜作為導(dǎo)電線路，其自身具備一定阻抗，因此當(dāng)高頻信號(hào)釋放的電纜一側(cè)會(huì)發(fā)生在阻抗失配時(shí)的反射結(jié)果，由此便會(huì)導(dǎo)致高頻信號(hào)發(fā)生疊加效應(yīng)，此時(shí)接收檢測信號(hào)的難度較高，處理信號(hào)人員需要對(duì)該信號(hào)頻段做以精準(zhǔn)掌控，才能獲得想要的信號(hào)源?，F(xiàn)場檢測期間，還往往會(huì)伴有大量電磁影響，由此便將電纜的局部信號(hào)淹沒，檢測效果降低，不能做出精準(zhǔn)的檢測結(jié)果。只有將不良干擾因素，如電磁干擾、阻抗失配等情況，加以分析解決，才能準(zhǔn)確識(shí)別有用信號(hào)。

電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模日益龐大，電力電網(wǎng)的局放檢測精確性對(duì)電網(wǎng)運(yùn)營至關(guān)重要，針對(duì)現(xiàn)有局部放電信號(hào)較弱問題，應(yīng)排除檢測背景中的干擾因素，提高信號(hào)信噪比，降低有用信號(hào)識(shí)別難度，提高檢測精度。所以在未來發(fā)展方向中，需要不斷提升檢測階段的抗干擾能力，以減少干擾信息為發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)，提升各類檢測技術(shù)中的信號(hào)強(qiáng)度，完善局部放電檢測研究。

結(jié)論：綜上，現(xiàn)階段電力企業(yè)常使用到脈沖電流、高頻電流等技術(shù)對(duì)高壓電力電纜發(fā)生的局部放電情況做以檢測，但檢測效果仍有一定弊端，比如電纜連接復(fù)雜、電流傳播路徑不夠統(tǒng)一等，所以為提高檢測精度，應(yīng)進(jìn)行一定技術(shù)調(diào)整。避免檢測信號(hào)干擾情況，可采用提高信號(hào)信噪比方式，能準(zhǔn)確辨別出檢測所需信號(hào)，保障檢測效果達(dá)到較高水平。

參考文獻(xiàn)：

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[3]李宇烽，才英博.高壓電力電纜局部放電檢測技術(shù)研究[J].民營科技，2017（04）：54.