摘要：本文简要介绍了电力电缆局部放电带电检测技术，以期对电力电缆状态检修工作提供指导意见。
关键词：电力电缆；局部放电；带电检测；应用研究
1 电力电缆绝缘状态的离线检测方法
离线检测技术是指将被测设备退出带电运行状态而检测绝缘特性的试验方法，其又可分为破坏性试验（耐压试验）和非破坏性试验（绝缘特性试验）。其不足之处在于：进行试验时需要停电，且耐压试验有可能对电缆造成损伤，特别是进行直流耐压试验对电缆的损伤有累积效应，容易导致绝缘状态加速劣化。非破坏性试验，比如绝缘电阻测量、泄漏电流测量以及介质损耗角正切测量试验，只能诊断出电缆的整体老化或者整体受潮，并且一般只能达到较低的试验电压，比如只能选择使用2.5kV或者5kV的兆欧表来测量在直流电压下的绝缘电阻，这难以反映在正常工况下的电缆的绝缘性能。
２ 电力电缆绝缘状态的局部放电带电检测方法
电力电缆带电检测技术的研宄始于上世纪80年代的日本及欧美，现场实际使用的在线检测方法主要有：低频叠加法、直流叠加法、直流分量法以及局部放电带电检测方法。以上方法中，低频叠加法、直流叠加法、以及直流分量法属于基于相关电参数而检测水树枝的方法。
近年来随着行业科技的发展，新的电缆工艺得到实现，比如抗水树交联聚乙烯（WTR－XLPE）工艺，使得交联聚乙烯绝缘部分的纯净度极大提高、杂质含量大幅度降低，水树枝现象获得明显减少，从而使得以上所述的基于相关电参数的检测方法的适用性明显降低。随着电子通信技术、计算机技术行业的发展，局部放电带电检测技术得以获得飞速发展，逐渐替代了以上技术，成为研究热点。国内外权威机构（IEC／IEEE）—致推荐使用局部放电检测技术为XLPE电缆进行绝缘状态评价根据最新试验规程，高压电缆做现场耐压试验同时，均要求同步开展局部放电试验。
局部放电技术进展目前遇到较大的困难，具体表现为：许多方法仅在试验室的理想环境里可行，但在现场实际运用时难以提供理想效果。其主要原因在于：１）现场噪声大、干扰多，而采样获取的局部放电信号相对极为微弱，极易淹没于现场干扰之中。２）电缆所特有的分层结构以及电缆附件所具有的复杂结构，使得局放信号不易采集，特别是信号的高频成分呈现严重畸变。３）缺乏电力电缆故障情况、绝缘劣化状态的评判基础以及运行状态判据等研究基础。当下对于电缆的带电检测的重点在于电缆附件位置（电缆终端及中间接头）的检测，局部放电信号采集所用传感器可分为两种。其中一类以罗氏线圈原理为基础，其主要包含电磁耦合法、超高频电感法、方向耦合法等方法在内的电磁感应型传感器。另一类则是使用电容耦合原理作为基础，主要包括电容耦合法、差分法、电容分压法等方法的电容型传感器。以上传感器在采样原理、结构构造、现场安装、信号频带、抗干扰能力、灵敏度性能等方面均有所差异，如表１所示。
表1 电缆局部放电检测方法
3 局部放电带电检测中的抗干扰技术
现有抗干扰技术，可归纳为三类：１）频域开窗法，其可根据信号频域特征加以抑制；２）时域开窗法，其可利用时域特征加以抑制的；３）时频开窗法，其根据脉冲沿小波分解尺度传播特性的不同（即小波分析法）来提取局部放电信号。以上为根据抗干扰手段进行的分类。而在实际应用中，还可以根据干扰类型分类。现场的干扰信号根据时域特征可分为三类：１）连续周期性千扰；２）脉冲型干扰（包含周期型、随机型脉冲干扰）；３）白噪声。
4 电力电缆局部放电定位法
在检测到电缆局放时，如果能对局部放电源进行定位，那么局部放电活动测量的实效性就会大大提高。现在应用较多的局放源定位方法是时域反射（Time Domain Reflectometry，TDR）法。该方法的一般做法是在电缆的一端架设脉冲检测装置，利用局放脉冲在电缆中传播的反射原理，检测同一个脉冲在电缆中来回传播的情况和时间差，通过脉冲辨识的方法确定局放源的位置。
在电缆近端架设局放信号耦合装置，可通过脉冲电流法的检测阻抗，或者高频电流传感器等措施检测得到放电脉冲信号。当电缆线路中某个绝缘缺陷点发生放电时，产生的局放脉冲形成两个幅值相等的信号，在电缆线路内分别沿着相反的方向传播。通过分析两个信号到达时间的时延差，并结合电缆中脉冲的传播速度等参数，可以估计出局放脉冲发生的位置。同样，在电力电缆的带电检测中，传感器上也能检测到类似的脉冲群信号，通过脉冲群信号的方向可以判断局放源的具体位置。
5 现场电缆局放检测
在巡检的过程中，在电缆层的接地线中发现了明显的放电信号，经时延对比测试，确定放电来自其中一根的电力电缆。该电缆三相都能测到明显的放电脉冲，AC相信号极性相同，幅值大小基本一致，B相信号极性与其他两相相反，信号幅值大约为其他两相的2倍，说明局放信号发生在B相电缆设备上。
信号的上升沿在十纳秒级，说明测试时传感器的位置离局放源不远，信号传播过程中高频信号没有损失。从信号波形看，在信号起始沿后面的波形不平滑，明显是几个波形叠加而成，最近的信号叠加在十纳秒级，说明局放源离开电缆终端很近，与电缆终端相连的设备结构有不是阻抗突变的情形导则了多次反射信号叠加在一起造成了局放信号毛刺状特征。后经停电解体维护确认局放源在电缆终端和开关柜的连接部位。
6 结束语
电力电缆在城市电网中扮演着越来越重要的角色，因此其绝缘状态对电网的安全可靠运行具有重要意义。带电检测作为绝缘状态的有效检测手段，有助于及时发现故障隐患，为电网安全可靠运行而保驾护航。
参考文献：
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[2]胡泉伟，王荣亮，辛晓虎等.GIS 电缆终端局部放电检测的应用[J].陕西电力，2016（3）：89-92.
论文作者:韩康,罗恒,李子,冯立,卢正中
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/3
标签：电缆论文; 信号论文; 局部论文; 脉冲论文; 电力电缆论文; 状态论文; 现场论文; 《基层建设》2018年第34期论文;