电力电缆局部放电试验及在线监测技术的研究

方皓英 谢伟 操张鹏 丁君武

【摘要】绝缘水平是衡量电力电缆可靠性的重要指标，相应为了获取绝缘水平，现代电力单位常采用局部放电试验，监测局部电力电缆的感应耐压性能，如果表现良好，则说明绝缘性良好。而传统局部放电试验的操作流程十分复杂，需要人工采用多种仪器，在实际环境中进行数据获取操作，且具有一定的危险性，因此有必要进行改善，那么在现代技术背景下，可以采用在线监测技术来实现改善目的。

【关键词】电力电缆;局部放电;在线监测技术

在线监测技术是现代常见的通用技术，在其他领域当中，其主要通过远程无线连接方法，实时对目标进行监测，并获取目标相关信息，实现了监测与数据分析的一体化作业模式，使工作流程便捷性提高。那么在电力电缆局部放电试验当中，因为其监测步骤复杂，且具有一定危险性，说明传统模式存在缺陷，而采用在线监测技术，可以进行优化，可见在线监测技术在试验中的应用价值较高。但现代在线监测技术并不普及，因为电力单位对此还不够了解，所以为了推广技术应用，对此进行分析具有实践意义。

1、局部放电试验方法分析

1.1超声波监测法

超声波监测法是局部放电试验中常见的辅助方法，常用于接头部位的监测当中，其优势在于不受电磁环境干扰，表现十分稳定，可支持带电作业。原理上，当电力电缆发生局部放电现象之后，其会产生相应频率的超声波，相应带动周边电缆结构发生振动，并形成压力波，此时获取振动频率以及压力波数据，即可依照局部放电水平与两者之间的正比关系，计算得出局部放电数据，由此即完成了监测工作。在应用当中，首先需要在监测部位安装超声波传感器，利用传感器采集相关数据，同时把采集得到的数据转化为电信号，其次将电信号发送到人工监测端，即可完成监测。此外，关于超声波监测法的性能，在现代技术背景下，其普遍可以监测频率在10～300kHz的超声波，基本满足局部放电试验要求，但超声波数据与局部放电绝缘水平之间并没有直接关系，所以其数据只能用于辅助决策[1]。图1超声波监测法原理。

1.2脉冲电流监测法

脉冲电流监测法常用于电缆内部存在缺陷的局部放电试验当中，在此条件下电缆如果通电，其内部应为缺陷会产生一个具有相应频率的脉冲电流，该电流会沿着线芯进入中间接头的接地线，最终导入地下，因此在监测当中，需要采用电流互感器对中间接头处进行数据采集。值得注意的是，脉冲电流监测法在局部放电试验中的应用时间已久，相应早期采用的方法存在很多缺陷，即早期方法存在测量频率低、频带窄、采集的信息量低以及易受环境影响等性能缺陷，所以最终结果的准确度不够，不满足试验要求，因此在当时试验当中，该方法的应用率很低，而在现代应用当中，提出了一种改进后的监测法，即宽带脉冲电流法，该方法相较于早期方法，在各方面性能上都具有巨大优势，尤其在频带信号范围上，其可以监测1kHz～50MHz的频带信号，优于早期40～400kHz的范围[2]

1.3差分法

差分法的应用在电力电缆局部放电试验当中十分常见，且应用表现良好，可以有效抑制噪声干扰。应用当中首先需要采用偶合计将2块金属箔安装在275kv电缆中间接头的两侧，确保与金属屏蔽筒外绝缘的连接，此时通电之后两者之间会形成1500～2000p F的等效电容，相应可以在金属箔之间连接5Ω阻抗进行监测。原理上，在等效电容与监测阻抗相互作用下，会形成监测回路，相应当接头单侧出现局部放电之后，会因为另一侧等效电容的耦合作用使得阻抗被耦合到局部放电脉冲信号中，此时获取脉冲信号并进行窄带放大即可并显示。

2、在线监测法

在线监测法在现代局部放电当中的应用十分普及，可以避免传统人工监测的种种缺陷。关于在线监测法的应用，首先需要确认监测目标，这一点可以根据上述试验方法以及一些辅助指标来进行确认，其中辅助指标泛指温度、接地电流。其次针对大部分监测目标，都可以采用相应的传感器来实现数据采集、信号转换，并通过中间部分的信号接收、发送装置，与传感器连接，获取其中转换信号后发送到远程终端，借助终端处的可视化模块实现在线监测。下文将分析两种辅助指标的在线监测方法。

（1）温度在线监测

在理论基础上得知，电缆温度与电缆绝缘水平之间有正比关系，因此可以获取温度可以对电缆载流量进行计算，最终可确认电缆运行信息，在实际试验当中十分常见。但该方法之所以作为辅助指标，是因为温度会受到环境温度、湿度的影响，所以准确度难以保障。

（2）接地电流在线监测

接地电流在线监测主要针对电缆接地电流，根据数据表现可以判斷外护套绝缘的完整性。应用当中，主要采用工频电流互感器，将其安装在接地电线上，即可完成监测，不会对接地电线原本的布线结构进行改变。

参考文献：

[1]孔鹏，王琳，李榛，等.ZigBee技术在电缆局部放电在线监测系统中的应用研究[J].电气自动化，2015，37（4）：112-114.

[2]郑祥，卢利虹，付万安.高压防爆电机局部放电在线监测技术[J].高电压技术，2016（5）：1651-1658

作者简介：

方皓英（1982-）女，本科，工程师，研究方向：电力系统及其自动化;

谢伟（1982-）男，本科，助理工程师，研究方向：高压电缆运检新技术;

操张鹏（1991-）男，硕士研究生，研究方向：电力电缆新技术;

丁君武（1990-）男，硕士研究生，研究方向：高电压绝缘技术和智能电网。