電力電纜局部放電機(jī)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(chǎn)品或設(shè)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(dá)到場強(qiáng)條件下，在線纜局部進(jìn)行放電，這種放電跟普通短路不同，因?yàn)榫€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(chǎn)品、設(shè)備運(yùn)行正常，絕緣強(qiáng)度的下降較慢;若強(qiáng)烈的局部放電，將會(huì)使絕緣強(qiáng)度下降很快，絕緣性能無法保證，高壓電力產(chǎn)品、設(shè)備的絕緣損壞將不可避免。研究局部放電，以具體數(shù)值參照比對具有現(xiàn)實(shí)意義，在線纜檢測領(lǐng)域，特別是高壓電力電纜局部放電參數(shù)研究價(jià)值明顯。

關(guān)鍵詞：電力電纜;UHF檢測;數(shù)字化檢測;局部放電

引言

隨著超高壓變壓器的運(yùn)行，定期維護(hù)帶來的電力損耗越來越大，局部放電是測量設(shè)備絕緣強(qiáng)度的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，因此，局部放電的控制對變壓器的穩(wěn)定性至關(guān)重要。

1傳統(tǒng)電力電纜試驗(yàn)方法

傳統(tǒng)的電力電纜試驗(yàn)方法主要為停電試驗(yàn)，包括耐壓試驗(yàn)、絕緣電阻試驗(yàn)、介質(zhì)損耗試驗(yàn)等，其中耐壓試驗(yàn)又分為直流耐壓試驗(yàn)、交流耐壓試驗(yàn)以及超低頻耐壓試驗(yàn)。（1）直流耐壓試驗(yàn)：由于可能造成絕緣內(nèi)部空間電荷累積而導(dǎo)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(yàn)：由于電纜容量較大，一般不會(huì)采用試驗(yàn)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(shè)備，按變頻電源的實(shí)現(xiàn)原理可以分為開關(guān)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(yàn)：該方法一般采用0.1Hz頻率進(jìn)行耐壓，既有直流耐壓設(shè)備電源容量和設(shè)備體積小的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又降低了直流法空間電荷引起擊穿的風(fēng)險(xiǎn);（4）絕緣電阻試驗(yàn)：由于電纜電容量較大，其充電時(shí)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(shù)測量取代單純的絕緣電阻測量。一般認(rèn)為，如果極化系數(shù)大于2，則電纜系統(tǒng)的絕緣性能良好。（5）介質(zhì)損耗試驗(yàn)：由于電纜的充電電容較大，導(dǎo)致其正常狀態(tài)下的介質(zhì)損耗系數(shù)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(jù)《高頻法局部放電帶電檢測儀器技術(shù)規(guī)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(hào)進(jìn)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(hào)。高頻分布式局部放電試驗(yàn)是指在電纜各中間接頭、終端頭處布置多個(gè)高頻局部放電傳感器及信號(hào)采集單元，各信號(hào)采集單元所采集的信號(hào)經(jīng)光纖或無線等通信方式傳輸至檢測主機(jī)，實(shí)現(xiàn)對電纜本體及附件中局部放電信號(hào)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(lián)聚乙烯絕緣交流電力電纜線路投運(yùn)前交接試驗(yàn)?；驹怼Ｓ糜诰植糠烹姍z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(hào)是微小的高頻電流信號(hào)，傳感器需要在較寬的頻帶內(nèi)有較高的靈敏度。因此HFCT選用高磁導(dǎo)率的磁芯作為線圈骨架，并通常采用自積分式線圈結(jié)構(gòu)。

2.2局部放電檢測方法

脈沖電流法進(jìn)行局部放電檢測，其技術(shù)成熟，已經(jīng)建立國際國內(nèi)評判標(biāo)準(zhǔn)，專業(yè)程度高，具有良好的科學(xué)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(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，迫切需要一種可在線檢測，同時(shí)受現(xiàn)場外界干擾噪聲影響較小的檢測技術(shù)，基于射頻技術(shù)的局部放電檢測應(yīng)運(yùn)而生。目前，能達(dá)到300～3000MHz超高頻信號(hào)局部放電檢測技術(shù)越來越成熟，可實(shí)現(xiàn)快速定位、精準(zhǔn)檢測：當(dāng)頻帶寬變化時(shí)，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(huì)對其造成影響，如果單考慮檢測裝置本身的熱噪聲，認(rèn)為對靈敏度測量的影響可以接受，且靈敏度測量精準(zhǔn)穩(wěn)定;另外，電力電纜應(yīng)用場所較多，對其造成的電磁干擾溯源及其構(gòu)成復(fù)雜，都會(huì)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(hào)加以區(qū)別，做到有效識(shí)別，方便讀取。同時(shí)輔以數(shù)字化濾波技術(shù)，使得超高頻+數(shù)字化檢測方法在局部放電在線檢測中應(yīng)用前景廣闊。

2.3超聲波檢測法

大多數(shù)安裝在變壓器外壁的超聲波接收器在偏載70Hz-150Hz時(shí)可以產(chǎn)生超聲波。這種介質(zhì)可以向接收器發(fā)送超聲波，對介質(zhì)進(jìn)行處理后，變壓器發(fā)出的聲音信號(hào)被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后測量局部放電強(qiáng)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(tài)，有時(shí)也用于局部放電的物理位置，結(jié)合脈沖電流法，超聲技術(shù)是測量局部放電的常用輔助工具。近年來，隨著聲信號(hào)轉(zhuǎn)換和電子增強(qiáng)技術(shù)的發(fā)展，超聲技術(shù)的靈敏度得到了顯著提高。在進(jìn)一步發(fā)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(jìn)行量化也是一個(gè)新的發(fā)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(hù)層接地線進(jìn)行高頻電流局放檢測。且規(guī)律與特高頻信號(hào)一致。使用示波器對比電纜終端B相特高頻信號(hào)與護(hù)層接地線高頻CT信號(hào)，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)通道信號(hào)規(guī)律一致，脈沖出現(xiàn)相位一致，說明特高頻和高頻電流異常信號(hào)具有同源性。

結(jié)語

通過對檢測方法進(jìn)行對比及其機(jī)理進(jìn)行剖析，探索構(gòu)建UHF檢測和數(shù)字化檢測相結(jié)合的新機(jī)制，搭建設(shè)備系統(tǒng)，驗(yàn)證效果，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。但圍繞新機(jī)制還有一些如線纜在線局部放電檢測、運(yùn)用大云平移技術(shù)實(shí)現(xiàn)局部放電自動(dòng)識(shí)別等問題，還須進(jìn)一步研究。

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