电力电缆局部放电带电检测技术及其应用研究

电力电缆局部放电带电检测技术及其应用研究

谢俊杰

广州番电电力建设集团有限公司 广东省广州市 511400 摘要：电力电缆在投入运行之后 , 会受到电、热、机械和化学等的因素影响而发生老化 , 从而影响其寿命。经过了一定的使用年限之后 , 高压电缆的绝缘性能都会呈现不同程度的劣化。电缆劣化主要表现在电缆绝缘电阻的下降 , 绝缘介质损耗的增加 , 泄露电流的增加 , 严重时会在绝缘劣化的部位产生局部放电。电力电缆在发生局部放电时 , 会发出频带很宽的电信号 , 激发电磁波。本文对电力电缆局部放电带电检测技术及其应用进行了研究。

1 电力电缆局放带电检测
目前,局部放电检测被公认为是一种最有效的绝缘诊断方法,带电检测应用中更是如此,目前大量运行的设备缺乏有效的检测手段而导则事故频发,电力电缆尤其如此,近年来电力电缆在城市化建设中得到了大量的应用,但其绝缘状态检测缺乏有效的手段,国内外对电力电缆的局放带电检测做了大量的研究,目前已经取得了很好的成果。电力电缆中发生局部放电时,其产生的脉冲为是单极性脉冲,上升时间很短,并且脉冲宽度也很窄。脉冲从产生的位置两边传播,由于在电缆中传播时的衰减和散射,当到达测量点时,脉宽增加,幅值减小。一般情况下,在测量时能检测到比较好的脉冲波形,其保留了很多与源波形相同的特性。

2 电力电缆局部放电带电检测技术分析
2.1超声法
超声法主要是借助超声传感器进行局部放电带电检测的，一般使用压电晶体传感器，大多数情况下是监测电缆接头的局部放电情况。电力电缆在发生局部放电时会产生一定的声音信号，这种信号的频带较宽，超声传感器可以接收一定的超声信号，将其转化为电量。在超声传感器的外端还存在分离放大器，超声传感器和放大分离器一般放在电缆附件，分离放大器可以将声音信号进行放大处理，之后信号会经过光电转化模块，模块里面的光纤会将转化之后的信号信息传送到专门的数据采集卡中，数据采集卡与工控机进行相连，工控机会将数据采集卡里的信号信息反映出来，形成波形数据。超声法可以有效的降低外界环境对于监测的干扰，提高电力电缆局部放电带电检测的精准度。超声信号具有非常小的波速，因此，技术人员也可以实行很好的故障定位，这些都是的超声法在电缆运行的现场可以实现有效的电缆局部放电检测。但是超声法也存在一些局限性，因为超声信号的产生是有限的，一般来说比较小，在超声传感器性能不优的情况下不容易实现超声信号的采集与反映。
2.2特高频法
电力电缆在局部放电时会产生一定的电磁波信号，特高频法是根据这一特点进行局部放电带电检测的。技术人员对于电缆局部放电产生的高频电磁波进行监测，可以达到电缆的在线监测，也可以达到对于电缆放电位置的有效定位。电力电缆在发生局部放电时产生的放电脉冲波具有非常小的时间段，这使得超高频法的使用具有一定的实用性。电力电缆局部放电监测现场会存在一定的放电干扰，这对于测量会产生不利影响，使得测量的准确性下降，但是超高频法可以有效的防止现场的放电干扰，有效提高测量的精确度。超高频传感器在安装的时候一般距离电缆故障点很近，这可以有效的降低信号衰减带来的影响，实现对电缆的有效监测，非常适合电缆接头的检测。特高频法的主要装置是超高频传感器，根据传感器安装位置的不一样，可以分为外置式以及内置式。外置式传感器一般比较常见的是天线传感器，具有安装简单的优点，可以有效的节省传感器的安装时间。外置式传感器具有较强的抗干扰能力，可以减少其他设备的干扰。
2.3高频电流法
高频电流法在多种电力电缆局部放电带电检测技术中具有独特的优势。使用高频电流法，技术人员对于各种传感器的安装较为方便，并且可以实现快速的调整，具有一定的灵敏性。在高频电流法下，技术人员可以根据现实需要进行信号带宽的调整，并且可以提高数据采集的范围。但是高频电流法也具有一定的缺点。技术人员在现场实行高频电流法，耦合信号需要从接地线上进行，这种方式下，现场的一些外界干扰以及电磁的干扰会相对较大，对检测产生不利影响。高频电流法还会受到广播干扰的影响，相对于其他电力电缆局部放电带电检测技术来说，高频电流法的抗干扰性能较弱。高频电流法对于安装过程的要求也较高，因为一旦技术人员在安装时将传感器与高通滤波的放大器没有进行适当的匹配，测试的灵敏度就会受到严重影响。

3 电力电缆局部放电带电检测的应用
在当前，局部放电检测被认为是绝缘诊断的最佳方法，带电检测更是如此。现在的电缆在城市建设中被广泛应用，可是其绝缘情况的检测方法有限。现如今国内外对电缆的局部放电带电检测进行了大量研究，有了很好的成果。在电力电缆中产生局部放电现象时，内部产生的脉冲是单极性的脉冲，传播时间短，而且脉冲的很窄。当脉冲在形成的位置进行传播时，是在两边进行传播，传播过程中有衰减和散射，在达到测试点时，幅值减小脉宽加宽。假如脉冲的传播时间和脉宽正好在局部放电脉冲的范围内，就判断是局部放电脉冲。通常电缆局部放电脉冲的传播是几十秒到微妙之间，脉冲宽度一般不到10个微妙。脉冲的传播时间和脉宽由电缆端部的脉冲波形决定，也由检测的电路决定。因为检测的电缆电路不确定，导致脉冲的传播时间和脉宽发生变化。比如，在检测中有个大电感，脉冲的传播时间就会变短，脉冲宽度增加。可是，脉冲的开始位置，传播时间很有利用价值。可以应用高频电流传感器的带电局部放电检测，通常这种检测有较大的带宽，检测方法简单，结果良好。

4 电力电缆局部放电的定位
在进行检测电缆局部放电过程中，进行放电源的位置确定，是放电测量的关键。一般采用时域反射法进行放电位置的定位，这种方法通常都是在电缆的一端放置脉冲检测装置，通过局部放电脉冲在电缆中传播的反射原理，对同一个脉冲检测它在电缆中来回传播的状况和时间差，利用脉冲识别法进行确定放电源的位置。具体操作是在电缆的一端放置局部放电的耦合装置，利用脉冲电流法检测电阻抗或利用高频电流传感器检测往返的脉冲信号。在电缆中的放电位置产生两个相等幅值的信号，在电缆线路里相反传播。分析两个信号的时间差和脉冲的传播速度，进行确放电源的位置。带电检测时，传感器可以检测到脉冲群，分析脉冲群的方向进行确定局部放电发生的位置。
5 结语
随着电网的不断扩大，电力电缆局部放电带电的检测越发重要，而其在现场电力电缆的施工过程中的地位也日益显现，不仅对电力电缆的运行质量有着一定的警示作用，更为电网的高效、可靠以及稳定运行提供可靠的参考依据。未来，还需要针对电力电缆局部放电带电在测试中的干扰因素进行深入的研究，以减少干扰信息对检测结果造成的影响。因此，针对电力电缆局部放电带电的研究还需要不断深入、全面的研究。

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