摘要：在我国国民经济高速发展的同时，我国的电网建设也取得了显著的进步。由于电力电缆是敷设于地下的，所以与架空线路相比，其存在着许多优点，也因此得到了广泛的应用。很多变电所、发电厂、工矿企业以及城市供电的动力引入或引出线都会选择运用电力电缆。由于电力电缆是铺设在地表下的，所以受气候的影响较小，且安全可靠，还能节约土地面积。随着电力电缆的大量投入使用，电缆相关的故障也在增加，这就需要电力部门投入大量人力物力去检测电缆的故障。电力行业是国家的基础性行业，如果电气设备出现故障，轻则导致大面积的停电事故，影响人民正常的生活和生产，重则会导致输电设备的损坏，甚至是整个电网的瘫痪。因此，在当前对供电可靠性要求不断提高的情况之下，电缆的绝缘检测就显得越来越重要。
关键词：高压电缆；局部放电；检测技术
1 高压电缆局放信号特征分析
1.1 放电量小
随着高压电缆生产工艺的进步，线路中存在严重缺点的也许性不断下降。依据近5年来国内局放检查经历，高压电缆线路中的局放缺点一般归于细小放电等级。在220kV电缆线路竣工实验中检查到的放电缺点，放电量只相当于几十个pC等级。
1.2 高频信号传播衰减率高
高压电缆的表里半导电层对高频信号存在很强的衰减，电缆中高频信号的衰减率大于90%/km。因而，电缆线路的局放检查有必要选用多点检查办法。传统的检查办法选用从电缆端头检查线路局放，这种办法不再适用于电缆线路局放检查。经过电缆接地线发展就地局放巡检和分布式局放检查正在变成电缆线路局放检查的首要办法。
1.3 缺陷种类复杂
电缆局放缺点以多种形式存在于电缆及附件中。按照缺点方位能够分为绝缘内部缺点、内半导电层缺点、外半导电层缺点、外半导电层与金属护套间的导电缺点、接头制造缺点等。每种缺点在N-Q-Φ谱图上呈现出不一样的特征。现在堆集的典型谱图远不能满足现场缺点智能化确诊的要求。
2 电缆接地线同步
目前城市电网中电缆面临的维护压力较大，进行局放测试时，离线振荡波方法需要停电才能进行，面临巨大的停电压力，实施起来比较困难。局放带电检测逐渐成为测试的主要方法，其需要解决的难题就是户外同步信号的获取，这也是电缆检测的关键点。电源同步是较为准确的方式，但运行中的开关柜是禁止开柜门操作的，所以只能从电缆本体取信号。对于分体电缆，可以在每相电缆本体采用电流互感器通过负荷电流相位间接取得同步，考虑到电缆屏蔽层的影响，更多的是采用在接地线安装低频电流互感器的方法，通过电容性电流的相位间接取得同步。
3 软件同步
软件同步是某些局放测试仪具有的辅助性功能，测试系统内部产生一个工频的信号来模拟同步信号，其相位是任意给定的，然后用于确定测试时任意时刻的工频相位。这种方式的优点在于能够有参考的给出局放测试信号的相位信息，在很多不方便或无法取得实际同步信号的状况下，可以虚拟相位以生成放电谱图，通过谱图的形状、数据点分布来进行判断，比没有同步、即没有任何相位参考的测试，在结果的信息量上大为进步。有了这个参考信息，就可以依据谱图的形状进行大致的判断，所得信号与各种典型放电信号或干扰信号的谱图特征形状相似，只是相位不同。
软件同步的缺点在于，首先虚拟同步信号的相位没有意义，容易造成误判，需要测试人员具有较为丰富的经验。另外，电网本身的频率并不稳定，而软件同步是指定频率，二者之间有相位偏差。测试时间较长的情况下，实际同步信号和虚拟同步信号的相位偏差会累积的很大，造成谱图形状的变异，直至完全失去可参考性。作者在实际测试中对软件同步测试法进行了应用，针对某连接于架空线路的110kV电缆终端的测试中，由于实际同步不便，采用软件同步方法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆信号的波形特征符合典型的放电特点，但相位谱图并不符合放电应当满足的特征，表现为随机信息。但是在测试过程中，相位谱图中的数据点一开始是按照典型的“一、三象限”特征出现的，只是由于频率偏差，逐渐失去了相位特征。因此可判断电缆中存在内部放电的隐患，需要加强观察。
4 高压电缆局部放电检测原理及方法
局部放电的测试是根据局部放电发生时所产生的各种物理现象，通过可以表达该现象的物理量的测量来表征局部放电发生的状态，由于局部放电发生时会伴随多种物理现象，因此测试方法也相对比较多，一般分为电测法和非电测法两大类，电测法主要包括脉冲电流法、电桥法和无线电干扰法等，它们都是依据测试放电时产生的电荷变化以及放电能量损耗等来进行测试的。非电测法主要包括光测法、超声波检测法等，非电测法主要通过对局部放电产生的光波、声波等物理量的测量来检测局部放电的状态。
目前在众多的局部放电检测方法中普遍采用的是脉冲电流法，这种测试方法可以测得放电量、放电重复率、平均放电电流、放电能量等局部放电的基本参数，而且灵敏度较高，因此这种方法得到了广泛的应用。
当被测电缆Cx产生局部放电时，电缆两端便会产生一个瞬时电压变化DU，这时回路中就会产生一个脉冲电流I，脉冲电流经过耦合电容Ck耦合到检测阻抗Zd上，在检测阻抗上产生脉冲电压，将此脉冲电压予以采集、放大以及相应显示处理，便可以测得局部放电的一些基本物理量。
脉冲电流法是对局部放电频谱中的较低频段成分进行测量（一般为数十千赫兹至数百千赫兹，局部放电信号能量主要集中在此段频带内），从而尽可能避免无线电的干扰（无线电信号频率一般为300kHz以上）。
根据测试回路的特点，脉冲电流法包括“直测法”和“平衡法”两种。
直接测试局部放电所产生的脉冲电流在检测阻抗两端响应的脉冲电压的方法称为直测法，包括串联测试回路和并联测试回路两种，每种测试回路都包括以下基本部分：1）试验电压u，根据电缆等级，通过试验电源产生的高压；2）耦合电容Ck，与被测电缆Cx构成脉冲电流的流通回路；3）检测阻抗Zd，将放电产生的脉冲电流转化为脉冲电压，以便采集处理；4）测量系统M，测量检测阻抗的输出电压信号，并将其转化成局部放电相关参数进行显示。
5 局部放电检测图谱分析
局部放电检测系统图形显示部分是将表征局部放电的各种参数，最典型的图谱包括放电量与相位图谱、基圆图谱。这些图谱主要是将试验电压一个工频周期的相位分成多个等区间，然后选取不同周期内同一个相位区间的视在放电电荷的平均值，做出放电量与相位之间的直方图。
电缆局部放电是一个能量积累和释放的过程，在正弦交流电压下，电缆的局部放电主要发生在一个正弦周期电压绝对值由零升至峰值的相位上，即工频周期内0～90°和180～270°的相位上，并且在电缆试品发生的放电量、放电次数、放电能量上形成正态分布。
结束语
综上所述，电缆的局部放电带电检测，是及时发现故障隐患、预防重大事故的有效措施。为了准确判断，局放的测试信号需要与高压电源取得同步，本文介绍了电缆接地线同步方法和软件同步法，在实践中均有良好的应用。
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论文作者:艾峤,杨宇豪
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/20
标签：电缆论文; 相位论文; 局部论文; 信号论文; 脉冲论文; 测试论文; 电流论文; 《基层建设》2019年第24期论文;