基于红外和高频局放检测的电缆故障分析

程忠坤

摘要：当前，人们已经在电缆故障分析中应用了红外温度检测和高频局放检测的技术。为了了解这两种技术的应用效果，现对一则电缆故障的红外温度检测及高频局放检测的技术进行分析，从分析的结果可知，红外温度检测应用具有受外在环境因素小、检测精度高、应用技术简单的优点，却也有应用成本较大的不足。局放检测技术具有应用成本不大，适合在控制成本的前提下对使用高频局放检测技术电缆故障进行精确定位的特点。将两种技术联合起来应用，发挥其优势，可以取得良好的检测效果。

关键词：红外温度检测;高频局放检测;电缆故障

电力电缆在应用的过程中，由于多种原因会使电缆绝缘劣化，主要原因包括外力损伤、绝缘受潮、化学腐蚀、长期过负荷运行以及电缆接头故障等。无论何种原因导致的绝缘劣化，都有可能造成电缆的应用故障。传统的电缆故障分析技术存在检测的危险系数高，定位较为困难的问题。随着科学技术的发展，红外和高频局放检测技术已经非常成熟，这些技术被广泛应用在电缆故障的分析中。

1基于红外和高频局放检测概述

在电缆线施工安装及运行过程中，有多种因素会造成电缆的故障问题。无论由于哪种因素造成的电缆故障，都会出现电缆故障局部发生高温及带有绝缘受损的现象。过去，人们应用传统的电缆检测技术，这些技术的应用存在技术不直观、危险系数高的特点。比如常用的测量电阻电桥法、低压脉冲反射法、脉冲电压取样法等，这些方法都需要工作人员直接接触电缆，获取一些数据信息。传统的电缆检测技术难以持续的获取数据信息，并且工作人员在获取数据信息时，有一定的安全风险。红外和高频局放检测技术，可以克服传统电缆故障检测分析的不足发。

红外热像测温技术是应用光谱原理，通过采集电气设备的红外辐射，获得测温结果的一种技术。红外辐射是对电磁频谱进行检测，红外线波一般在0.75～100m间，它是肉眼不可见的光。红外辐射可以获取物体表面的温度。在电缆绝缘发生局部劣化时，该劣化区域温度会有明显的升高。在电缆发生故障以后，应用红外检测，其发生故障的位置会出现异常的高温。红外检测的方法，其实是应用红外探测仪测量温度的变化来反映电缆电流大小的变化，电缆温度与电流正相关。电缆出现故障的位置，电流会突然变大，分析电缆电流的变化，可以快速定位电缆发生故障的位置。

高频局部检测的原理为电缆具有低通波的特性，只要频率增加，那么从理论上说分量的衰减倍率也增加。当电缆出现局部放电现象以后，局部放电的位置会出现放电脉冲电流沿着接地线的轴向方向传播，并在垂直于电流传播方向的平面上产生相应的磁场。应用高频电流传感器对电缆运行的情况进行实时监测，高频电流传感器会在该磁中场中检测出耦合放电信号，应用该信号可迅速定位局部放电的位置。

2基于红外和高频局放检测的电缆故障情况

2.1项目概述

2019年11月4日，应用红外探测仪及高频电流传感器对电缆进行带电检测。该次工程进行的环境温度为15℃，相对湿度为70%。在监测的过程中，发现#001塔外侧电缆高频信息出现了异常，通过监测了解部分电缆出现了绝缘性放电的异常，并且高频电流传感器给出了局部放电的信号。

2.2监测及分析的过程

从获得的数据资料了解三相接触处的温度测量为11.8℃、11.7℃、23.4℃，由获得的数值可知，电缆外部温度正常，内部异常。通过监测了解，电缆出现了局部放电，如果要了解局部放电的原因，需要应用高频电流传感器监测的结果进行分析。

3基于红外和高频局放检测的电缆故障具体分析

PRPD：又称相位分辩的局部放电，英文名为Phase Resolved Partial Discharge，它是把每个带有相位标识百的局部放电脉冲按照相位显示出来，将这些数据信息直观化的图谱。应用PRPD谱图来分析局部放电图谱。高频电流传感器应用柔性金属作为电极，它在电缆本体上缠绕成环状，与电缆的金属屏蔽成层形成藉合电容，高频电流传感器可以获得电缆内部的放电信号。应用这样的方法，可以避免从接地线中获取电流信号，造成干扰因素太多，带来信号不精无偿援助的问题。在应用高频电流传感器进行监测前，需要先进行原始放电量-相位谱图来测量现场信号真实的情况，以此了解放电信号和噪声信号之间的关系。通过PRPD图谱结果可以了解，放电信号在正常的情况下的原始放电量相位谱图。应用它作为局部放电图谱的判断依据。发现电缆内侧出现异常放热，这与红外监测的结果一致。

为了进一步了解局部放电的情况，现对局部放电的单个时域脉冲图谱进行分析得到单个时域脉冲谱图，然后对当前出现了局部放电的电缆进行单个频域脉冲谱图进行分析，从分析的结果可知，该电缆的内测出现了较为明显的局部放电现象。

为了进一步了解电缆的哪片位置出现了局部放电，将电缆分为A、B、C三片区域。为了精确的定位是A、B、C段中哪一段出现了局部放电，现再次应用放置高频传感器的方法，对这三段电缆进行排查。应用同样的方法，可了解C段出现了局部放电的故障。

为了处理C段局部放电的问题，现停电对电缆进行检修，通过检修可以了解C段中间接头应力锥的位置出现了放电灼烧的痕迹。现已知局部放电的位置，以及局部放电的特征，结合检修的实践经验可以判断，由于C相C段中间接头制作过程中潮气过大，长期运行产生局部放电导致绝缘受损。现对电缆进行检修，通过测试，排除了故障。再应用高频局放进行检测，发现局测结果正常，电缆可投入到正常使用中。

4基于红外和高频局放检测的电缆故障具体分析

应用红外检测的方法对电缆进行检测，它的检测优势为它不受电磁的干扰、安全性较高、监测准确性较高、应用技术比较简单。从该次的案例中，可以看到，应用红外监测的方法，可以很快确定电缆内侧存在故障问题。然而如果要应用红外检测的方法精确的对故障发生的位置进行定位，则需要花费大量的监测成本，它需要建立较大的宽带传输通道，需要较多的高清相机拍摄视频，而当前，人们通以为了电缆检修花费大量的成本。相对的，高频局部放电检测则存在检测成本应用小，并且应用较小的成本就能对电缆故障进行定位的特点。从这一则电缆故障判断和检修的案例中可以看到，先进用红外检测的方法，对电缆的故障进行初步定性，然后应用高频局放检测的方法，对电缆的故障进行逐段的分析，排除障碍，可以取得较好的检测效果。应用高频电磁耦合檢测技术适用于电缆终端及中间接头的局部放电带电的检测，可以依照检测的结果，对局部出现放电的位置进行定位，至放精准的找到电缆出现位置的区域。

传统的电缆故障分析方法，需要人们近距离的接触电缆，了解电缆故障特征以后再判断电缆故障的问题。这种技术危险系数大，并且它对技术人员的技术经验要求较高。红外温度检测技术与高频局放检测技术是一种突破了传统技术弊端的技术。它们把现代化的信息技术应用于电缆故障判断中。当前人们将红外温度检测技术与高频局放检测技术应用于电缆的检测中。结合电缆故障显示的特征可知其故障产生的原因，人们可根据原因找到故障排除的方法。红外温度检测和高频局放检测各有其应用优势，也有其应用不足，将两者结合起来应用，可以发挥彼此应用的优势，克服应用的不足，从而能够取得良好的检测效果。将这两种技术联合起来，应用于电缆检测中，其检测的效果良好。

参考文献：

[1]赵昌鹏，庞丹，宋金泊，et al.基于双端检测技术的高压电缆绝缘故障定位方法[J].科学技术创新， 2017，.

[2]刘凯，谭雅兰，张刚， et al. 基于无线传输的交联聚乙烯电缆故障在线监测系统研究[J].电网与清洁能源， 2017.