基于高频电流法的电缆局部放电带电检测的分析

基于高频电流法的电缆局部放电带电检测的分析

王 志强

身份证号： 15270119910416 **** ， 内蒙古自治区鄂尔多斯 017000

摘要：本文对高频电流法电缆局部放电检测进行详细分析，解释局部放电现象产生的基本原因，依据电缆故障发生的作用机理，并针对局部放电检测案例进行阐述，从而让电缆局部放电检测工作变得越来越具有重要性意义。

关键词：电力电缆；局部放电；带电检测；高频电流法

城市电网随着生活水平的提高也有了比以往要高的要求，所以变得越来越重要，需要做出大幅度的改变。在城市电网的改造与不断提升下，交联电力电缆变得更加重要了，已经成为重点地区输电的主流化设备。交联电缆有着自身独有的一些特点存在着，比如容易铺设，能够耐得住高温，绝缘性比较好等。但是交联电缆的排管形式，隧道形式，主要都是铺设在地下当中，所以如果增加监测电缆，正常工作情况下就会带来相应的难度。进行具体化作业的时候，交联电缆接头绝缘损坏就会增加电力事故的发生几率。为此，利用有效性检测的相关手段，进一步判断出绝缘是否存在劣化的现象就显得至关重要了。

交联电力电缆，在实际的检测方法上有很多种类型，最为主要的有局部放电检测，耐压试验的检测，这些本质上都属于破坏性的试验工作。但是，电缆绝缘层材料成分其实有很多，而且电阻率在分布上也不够均匀化，致使局部绝缘击穿的问题得以发生，同时还可能出现其他不良的情况，比如一些设备产生老化的现象。伴随着科学技术的日益提升，现场在线监测非破坏性电缆局部放电检测技术被广泛的应用起来^[1]。

1局放原理和产生原因

电力电缆在实际进行制造的时候，由于产生气泡，杂质等问题，致使场强分布无法均匀化，所以产生电力电缆局部放电现象就是很普遍的一种情况。虽然电缆局部先发生放电问题，但其他区域还保持着绝缘性，没有发生被击穿的实质性问题。局部放电是一个逐渐累积的过程，如果只是单次问题，甚至是很少的资料，基本上不会产生绝缘系统的损坏。但局放最好的状态是不要累积，累积多了就会破坏到电缆绝缘层，致使电缆绝缘层发生不程度的老化问题，产生绝缘层的破坏，与此同时老化也会让放电范围产生变化，不断得以变大，从而损坏到整个电缆绝缘系统，发生较为严重化的事故。

2局部放电类型以及基本特点

电缆是比较容易发生故障的主要环节。所以要电缆故障角度入手，做全方位的分析，而故障运作的机理本身也有所不同，所存在的缺陷位置自然也有不同程度的差异性，因此局部放电的类型并不是只有一种，主要呈现出的都是以多样化的形式状态存在，不局限在一个方面，具体表现上主要有四种类型，包括电晕放电，悬浮放电、沿面放电，以及内部放电。为详细化做出科学性，合理性的专业分析，理解不同局放存在的基本特点，需要进一步做深入性的分析，以便于更好的理解。^[1]

2.1悬浮放电

很多设备当中都有金属部件存在，金属部件也会存在放电现象。也就是意味着在设备当中的金属部件，通常会发生悬浮放电的情况。因为设备在实际运行的过程中，需要实施振动性操作，但金属部件同地面连接就会产生松动化的现象，致使接地出现不良的情况，从而在金属部件上积累出大量的电荷，当电位差过大的时候就会产生悬浮放电^[2]。

2.2内部放电

内部放电是绝缘介质内部的气隙，气缝等发生的放电现象。多数时候，气缝，杂质可能形成于电缆使用当中，电场强比绝缘介质要大很多，进而就产生局部放电的现象。内部放电是在绝缘强度比较低的区域内发生，同多个方面有着直接性的关系，包括绝缘介质材料的特点，气隙形状，气隙位置等。

2.3电晕放电

电晕放电是最为常见的气体放电形式，其气体介质在不均匀电场当中的局部自持放电。由于局部电场强度超过气体的电离场强，使气体发生电离现象，所以就会出现电晕放电的情况。发生电晕的时候，在电极周围可以看到光亮。同时，作为放电的一种主要形式，电晕放电是比较稳定化的放电形式。该形式是电缆导体的一个主要组成部分，整体会出现毛刺，尖端等不良的现象，最终逐渐产生电缆局部放电的问题。局部放电并不是短期内就可以形成，是逐渐积累而来的，由于导体尖端有毛刺存在，曲率半径小的地方就会积累成电荷，进而让气体电离发生电晕。^[3]而电晕放电，在发生的整个过程中，导体和绝缘层间隙不容易被击穿，只是在曲率半径小的地方出现气体，在光和声音的影响下产生化学气体。另外，若伴随着电压的继续增大，电晕放电次数就会有所增加，单次放电量保持在不变状态。

2.4沿面放电

在电缆外表面，套管法半等电气绝缘设备端，通常会发生沿面放电现象。外护套与环氧分界，在界面之间接触如果不是很紧密的情况下，表面电场强就会击穿电压，出现绝缘介质表面放电的问题，进而将电压击穿，这种现象就是沿面放电。沿面放电对称性共存于施加电场的均匀性。在均匀电场当中，沿面放电图形整体上处于对称状态，如果是不均匀的电场，当然沿面放电图形就会发生改变，失去原有的对称性。

3具体案例分析

局部放电是在两个电子元件之间任何连接点都可以发生。比如局部放电可以发生在固体绝缘之内，绝缘材料表面，以及气体包围的电极周围等。而且局部放电也会产生诸多不良影响，由于局部放电会引发机械损害的问题，若是没有检测到存在的局部放电问题，很可能就会损坏到相应的设备，致使灾难的频繁发生，引发不同程度的安全性问题，所以在实践的过程中必须要做好局部放电检测的工作。

针对于局部放电检测这项工作而言，先以某变电站作为例子，在进行数据采集的时候，传感器安装在接地变压器套管下方电缆外护套接地处，而环境传感器要在接地铜排处进行安装，并形成等效的测量回路。

等效测量回路

局部放电检测在实际工作开展的过程中，接地变压器的进线电缆，其中有局部放电方面的问题，具体位置是在电缆靠近接地变压套管的地方，包括数据采集传感器测量的信号PRPD和环境传感器测量的信号PTPD。数据采集传感器，从测量当中可以看出两簇局部放电信号的电量，以1000 pC为最大。而环境传感器没有检测到局部放电信号，所以数据采集传感器当中信号外部干扰的可能性就被排除掉了。^[4]

接着下来使用脉冲反射法，定位电缆局部放单端，计算的时候依据电缆的具体长度，脉冲时间差算出故障距离传感器是在1m的位置，如下图所示。

单端定位图

通过对缺陷位置的详细化分析，该位置的电缆具有沿面放电的问题。所以要针对电缆停电进行电解体的专业化操作，发现电缆本体有比较明显化的沿面放电痕迹，如下图所示。

沿面放电痕迹图

在实际检测的整个过程中，将电缆放电位置进行准确性的定位，可以有效避免不同事故的发生，也能够减少不必要的损失，所以高频电流法的电缆局部放电带电检测由于非准确性较高，极其具现实性意义。

4结语

综上所述，通过分析电缆局部放电检测，局部放电产生的原因、局部放电检测的方法等，最终发现高频电流法电缆局放电带电检测技术非常适合用于电缆终端局部放电检测工作当中。而且高频电流法的电缆局部放电检测技术可以作为很好的辅助手段，对于电缆存在的缺陷极具参考性价值，相信在今后的发展过程中，更加有助于电缆局放检测结构准确性的提高。

参考文献:

[1] 曹俊平，蒋愉宽，王少华，等.XLPE电力电缆接头缺陷检测关键技术分析与展望[J].高压电器，2018，54（7）：87-97.

[2] 艾福超. 一起通过局放检测发现110 kV电缆接头缺陷的案例分析[J].工程建设与设计，2017（22）：83-85.

[3] 吴勇，袁军芳，严波，等.一起基于特高频法的电缆局部放电带电检测与定位案例分析[J].电线电缆，2017（6）：28-31.

[4] 孙永辉，王馥珏，邓鹏.高压电缆局部放电带电检测技术的应用研究[J].南京理工大学学报（自然科学版），2019，43（4）：505-510.