高压电力电缆局部放电检测技术探究

吴由予

摘要：本文深入探讨了电力电缆局部放电带电检测技术以及其在电力系统稳定运行中的积极意义，促进了电力系统更加稳定的运行。

关键词：电力电缆;局部放电;检测;铺設

一、引言

电力电缆局部放电检测技术是指由局部放电引起的不同物理现象的实际依据，还需通过产生的不同的物理现象对局部放电的状态进行描述并且做出反应。目前来说，电力电缆的局部放电检测技术主要有超声法，高频脉冲电流法，超高频法，化学检测法和光学检测法。下面简要介绍这些方法。

二、试验电源系统的技术要求

如果要进行高压电缆完成测试，需在给电缆线增加压力的过程中进行。通常选择高压变频谐振电源，无局部放电谐振测试系统在高压变频谐振测试系统中至关重要，充分了解高压连接部分的设计原理可确保在额定电压下不会出现局部放电。逆变器与其他组件之间的区别在于，在脉冲调制越过零点时将出现尖脉冲现象。谐振测试系统的工作状态没有完全结合局部放电检测的要求，在非常低的输出电压测试下检测到电力系统本身的局部放电，对信号来源进行判断可以发现其与高压电抗器有关。在放电过程中，内部信号较强，并保持与电缆相同的频率电压，这掩盖了电缆的放电频谱图，无法实现电缆线的放电检测。

三、验电源供电容量和供电方式选择

测试电源可以分为两种模式：柴油发电机车供电和变压器供电。通常情况下，测试站点无法提供进行交流耐压测试所需的变压器电源，因此必须配合合适的柴油发电机车一起使用。电源的容量和谐振系统的测试容量和品质因素（Q值）密切相关。谐振系统的Q值越高，测试相同长度的电缆时所需的电源容量就越低。当变压器电源模式提供测试电源时，通常使用箱式变压器。当现场电源不满足测试需求时，一需要结合柴油发电机车供电。在选择柴油发电机车的容量时，有必要考虑其内部损耗，该损耗应比变压器的电源容量高约2倍。

四、高压电缆局放信号特征分析

高压电缆局放信号有以下特征：（1）高频信号的传播衰减率高。在测试过程中发现高压电缆的内、外半导体层与高频信号之间存在较强的衰减，衰减率高达90%/km。在检测中，通过借助电缆接地线的方法进行局部放电巡检，这种方法在一定程度上提高了从电缆端部检测线路局部放电的局限性，并结合分布式局部放电检测确保检测准确性。高压电缆上高频信号会随着频率衰减的增加而增加，一些特定频率下，会出现突然迅速增加现象，最终影响信号的衰减程度。高压电缆局部放电检测的最佳检测频率范围是1到20MHz。当检测频率达到20MHz时，观察缺陷点的位置可以发现主要出现在测量点的接合绝缘表面。（2）放电量小。在检测高压电缆线路的过程中，详细分析了产生局放时存在的缺陷，发现高压电缆局放的信号较小，属于微小放电水平。（3）缺陷的类型更加复杂。高压电缆局部放电检测过程中存在多种缺陷，形式多样。主要在于电缆和附件之间，以缺陷的位置划分，包括内部和外部半导电层缺陷和接头制造缺陷等。在分析缺陷特征时，它会在地图上显示出复杂性，从而增加了在实际现场检查中进行缺陷诊断的难度。

五、电缆线路接地系统的处理方法

（一）高压电缆局部放电检测试验原理

本次高压电缆局放测试主要使用220kV电缆线路进行交流耐压测试，并采用双回路，选取铜芯交联聚乙烯绝缘电缆，以隧道敷设为主，长度为800m，额定电压和电容控制在220kV和0.214µF/km。为了保证测试的顺利进行，首先要弄清室外终端和GIS终端的接地方式。前者为直接接地，后者主要基于电压保护器接地

（二）高压电缆局部放电试验操作步骤

首先要了解交流耐压测试过程和局部放电检测的原理，在测试设备的布置和连接过程中，用高压导线连接连接耐压测试设备，户外终端，检测主机，高压导线，同步线圈，GIS终端和高频CT。高压电缆的局部放电测试信号采集方法主要包括局部放电信号采集和同步电压信号采集。前者主要使用高频传感器，中间接头接地盒，GIS终端保护接地盒和户外终端接地保护盒，并且准确地将三者安装在接地线上;当同步电压信号采集器采集信号并与电缆主体连接以准确采集电流信号时，它起着同步电压信号采集器的作用。同时，应将相位和电压相位之间的相位差控制在最佳范围内，通常为90°，使测试更为精确。

（三）高压电缆局部放电试验结论与数据分析

测试完成时根据电缆分布参数特性使用分布式局部放电检测系统，将高频CT采集单元和检测单元安装在每一个接头处，通过光纤连接可以同时测量整条电缆上所有检测单元，方定位放电源。高压电缆局放测试前期要及时收集背景干扰测试数据，绘制频谱特征分布图。在分析功率信号干扰时，可以发现，当功率信号为3MKHz时，此时干扰最小。在进行交流耐压测试时，传播信号主要是电抗体的放电信号，电缆接头中无局放。

六、220 kV电缆线路试验实例分析

（一）试验电缆概况

以某供电公司为例，在220kV电缆上进行带有局放检测的交流耐压测试。电缆采用隧道敷设双回路，长800m，额定电压为220kV且容量为0.214F/km的单芯1600mm2铜芯XLPE绝缘电缆。每条电缆1组绝缘中间接头。户外终端采用直接接地，GIS终端通过电压保护器接地。

（二）试验设备的布置方案

进行带局放检测的交流耐压测试时，应将局部放电收集单元（高频CT）安装在电缆线的整个范围内的中间接头、户外终端和GIS终端上，并用光纤相应的检测单元与户外终端连接。主机将完成所有检测单元的操作和控制。在耐压测试的同时，对中间接头和终端进行局部放电测试。取下中间接头保护盒的屏蔽盖，用短线直接将两侧电缆的金属屏蔽层短接。在加压过程中，取下GIS终端接地保护盒的保护盖，断开保护层保护器，并使用接地线将其暂时直接接地。

（三）信号采集方式

（1）局部放电信号采集方法。用高频传感器（HFCT）收集局部放的电信号，户外终端接地保护盒、中间接头接地盒、GIS端子保护接地盒的高频CT分别安装在接地线、短接线和接地保护器的临时短接线上。（2）同步电压信号采集方法。同步电压信号收集器安装在电缆的主体上，收集电流信号，其电压和相位之间的相位差固定为90°。通过局部放电检测设备校正该相位差。三个局部放电检测单元进行电压同步，信号采集使用相同的同步信号。

（四）测试方法和数据分析

对电缆加电压之前，首先要测试线路的背景干扰。根据测试的背景干扰信号数据，分析其频谱特性发现，干扰信号的频率成分一般在2.5 MHz以下。因此，功率信号在3MHz附近干扰较小，因此主要分析3MHz + 250kHz的信号频谱。通过带有局放检测的交流耐压测试，该测试可以检测电抗器的放电信号及其沿电缆接头的传播信号。

七、结语

掌握高压电缆电源局部放电测试系统和电源电容的技术，在局部放电检测信号中明确实际放电量和最佳检测频率范围，提前做好电缆接地系统的处理，并根据具体情况处理高压电缆部分。分析放电检测技术的有效性将有助于提高整个高压电缆操作的可靠性。

参考文献：

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