35kV电压等级下配电线路局部放电检测技术研究

特变电工昭和（山东）电缆附件有限公司 王 振 刘 彬

随着电力系统的快速发展，高压配电线路安全稳定运行对保障电力供应具有重要意义。局部放电作为电力系统中的一种常见现象，会对配电线路的安全和稳定产生严重影响。本文针对35kV电压等级下配电线路局部放电检测技术进行研究，旨在提高配电线路的运行安全和可靠性。

1 配电线路局部放电概述

1.1 局部放电的定义和形成机理

局部放电是指在电气设备的绝缘系统中，由于局部电场强度过高而导致的微弱放电现象。局部放电的形成机理主要包括电场集中、气体放电、液体介质放电和表面放电等[1]。

电场集中通常是由于绝缘系统中存在几何形状不均匀、材料导电性不均匀或者局部缺陷等因素导致局部电场强度增加，从而形成局部放电。几何形状不均匀可能出现在设备设计、制造和安装过程中，如尖锐边缘、凹陷等。材料导电性不均匀可能源于绝缘材料的非均质性、气泡和杂质等，这些都可能导致局部电场强度的增加。

气体放电主要发生在设备内部的气隙和气泡中，通常与绝缘材料的制造工艺、设备的组装质量和设备内部的温度、压力等因素密切相关。局部高电场强度会导致气体电离放电，进而引发局部放电。在气体放电过程中，充填设备内部的气体可能会形成自由电子、离子和激发态分子等不同的电离产物，这些产物可能对绝缘材料和设备结构造成进一步的损害。

液体介质放电（如油浸式变压器中的绝缘油）中，由于油品质量、油中杂质和油中气泡等原因，可能出现局部放电现象。液体介质放电通常表现为微弱的光电和声学信号，容易受环境噪声干扰。因此，在液体介质放电检测中，需要对绝缘油进行严格的质量控制，确保其纯净度。

表面放电主要发生在绝缘设备的表面，如绝缘子、套管、开关设备等。表面放电通常由于设备表面污秽、潮湿或存在缺陷等原因导致。具体来说设备表面污秽可能来自环境中的灰尘、污水、盐分、酸雨等，这些污物可能导致设备表面导电性增强，从而引起表面放电。潮湿条件下，绝缘设备表面的水分可能形成导电通道，降低设备表面的绝缘性能，容易引发表面放电。

1.2 局部放电在配电线路中的危害和影响

局部放电对配电线路的危害主要表现在：加速绝缘材料老化，降低设备寿命，增加设备故障风险，影响供电稳定性，降低供电可靠性等方面。主要体现在以下几个方面。

加速绝缘材料老化：局部放电会产生高能量的微弱放电，这些放电会产生热效应、化学效应和机械效应，导致绝缘材料的老化。绝缘材料老化后，其性能逐渐下降，容易出现绝缘击穿等现象[2]。

降低设备寿命：局部放电导致绝缘材料老化，设备寿命随之降低。设备更换周期缩短，设备维护成本增加，对电力系统的稳定运行造成影响。

增加设备故障风险：局部放电可能引发部分绝缘击穿，甚至导致设备故障。设备故障不仅影响电力系统的稳定运行，还可能引发火灾、爆炸等安全事故。

影响供电稳定性：局部放电会导致设备参数变化，进而影响配电线路的参数分布，进一步影响供电稳定性。供电稳定性降低可能导致电压波动、电流不平衡等问题，进而影响用户用电质量。

降低供电可靠性：局部放电可能导致设备故障，从而引发电力系统的瞬时停电或长时间停电。此外，局部放电可能引发继电保护动作，导致部分用户停电。这些因素都会降低供电可靠性，影响电力系统正常运行。

综上所述，局部放电在配电线路中会产生诸多不利影响，及时发现和处理局部放电问题对于提高配电线路运行安全和可靠性具有重要意义。通过采用合适的局部放电检测技术，可以有效地识别和定位局部放电现象，从而采取措施降低局部放电对配电线路的危害。

2 35kV电压等级下配电线路局部放电检测技术研究

针对35kV电压等级下的局部放电检测，本文主要探讨电压法、超声波法和高频电流法等检测技术的原理和应用。

一是电压法。在35kV电压等级下的局部放电检测中，电压法作为一种简单且实用的技术，具有较高的应用价值[3]。电压法通过测量局部放电产生的微弱脉冲电压信号进行检测。这种方法对于检测线路中的局部放电现象具有较高的准确性和实时性。

电压法的检测原理是基于捕捉局部放电产生的脉冲电压信号。当局部放电发生时，绝缘材料内部或表面会出现瞬时的电荷重分布。这种电荷重分布导致局部电场发生改变，进而产生脉冲电压信号。这些信号具有短时间宽度和快速上升边沿的特点，可以反映局部放电的强度和特性。

在实际检测过程中，首先需要选择合适的电压传感器并将其安装在待测线路上。电压传感器的选择需要考虑其类型、灵敏度、频响应范围和抗干扰能力等因素。一般来说，传感器可选择电容式耦合传感器或电阻式耦合传感器，灵敏度应根据具体应用场景选择，频响应范围通常在几十kHz至几百MHz之间，抗干扰能力要求较高，以应对复杂的检测环境。

二是超声波法。超声波法是一种利用局部放电产生的超声波信号进行检测的方法。这种信号具有较高的空间定位能力，有助于迅速定位故障点。超声波法的检测原理主要是捕捉局部放电过程中产生的高频超声波信号[4]。当局部放电发生时，放电过程中的能量释放导致局部气体压力波动，进而在绝缘材料内部或表面产生超声波信号。然后通过使用高灵敏度的超声波传感器来检测这些信号，将信号传输至数据采集设备进行处理和分析，从而实现对局部放电的检测。

检测过程中采集到的超声波信号需经过信号处理和分析，以提高检测准确性和实时性。信号处理过程中需要考虑滤波、去噪、特征提取等方法，以降低背景噪声对检测结果的影响并提高信号的可辨识度。此外，对于超声波信号的分析，可以采用时域、频域和时频域等多种分析方法，以提取局部放电的特征信息。

图1 超声波法检测原理图

三是高频电流法。高频电流法通过检测局部放电产生的高频电流信号来识别和定位故障。这种方法对于检测线路中的局部放电现象具有较高的准确性和实时性。

高频电流法的检测原理是捕捉局部放电产生的高频电流信号。当局部放电发生时，放电过程中的能量释放导致局部电荷迅速流动，进而在绝缘材料内部或表面产生高频电流信号。这些高频信号往往具有较大的频率范围，可以提供有关局部放电活动的丰富信息[5]。

在实际检测中，一般采用高频电流传感器来捕捉这些微弱的信号，然后连接数据采集设备并启动检测。采集到的高频电流信号经过处理和分析后，根据分析结果对局部放电状况进行评估，评估过程中需要结合设备的运行状态、历史数据和检测环境等因素，以得出准确的局部放电诊断结果。

综上所述，三种检测方法都能够有效地识别和定位故障点，具有较好的检测效果和实用性。同时，在检测过程中，都需要考虑诸如传感器选型、数据采集设备性能、信号处理技术等方面的影响。为提高检测效果，应选择具有高灵敏度、宽频响应范围和抗干扰能力的传感器。此外，数据采集设备应具有高采样率、宽动态范围和较高信噪比等性能。在设备正常运行状态下进行检测，有助于更准确地识别局部放电现象。

不同检测技术的优缺点分析。在35kV电压等级下的局部放电检测技术中，电压法、超声波法和高频电流法各具优缺点。本部分将对这三种方法的优缺点进行详细分析，以便为选择合适的局部放电检测技术提供参考依据。

首先，电压法。假设在一个35kV配电线路中存在一处局部放电现象，如果采用电压法进行检测，可以直接通过测量局部放电产生的微弱脉冲电压信号来确定其发生位置。然而，由于该方法对环境噪声敏感，例如在开关柜旁有高压电缆时，高压电缆产生的电磁干扰可能会影响检测准确性。此外，电压法需要高灵敏度的传感器和数据采集设备，例如传感器的灵敏度需要达到0.1μV/mV，成本较高。

其次，超声波法。在相同的35kV配电线路场景中，超声波法可以通过局部放电产生的超声波信号进行检测。优点在于具有良好的抗干扰性能，例如当附近有其他设备运行时，超声波法仍然能够保持较高的检测准确性。同时，其定位精度可达到几厘米，便于确定局部放电的位置。但由于超声波在空气中传播距离有限，例如距离超过10m时，信号可能衰减较快，从而影响检测效果。

最后，高频电流法。在同样的场景中，高频电流法可以通过测量局部放电产生的高频电流信号来进行检测。该方法具有较好的抗干扰性能，例如在存在大量电磁干扰源的场合，高频电流法仍能保持较高的检测准确性。此外，其响应速度较快，可以实现实时监测。然而，高频电流法对传感器性能要求较高，例如需要使用宽带响应的罗氏线圈等传感器，成本相对较高。同时，在实际应用中，局部放电信号可能受到衰减影响，例如在长距离传输线路上，信号衰减可能降低检测效果。

综上所述，35kV电压等级下的局部放电检测技术各有优缺点。在选择合适的检测技术时，应综合考虑设备的运行状态、检测环境以及检测需求等因素。通过合理选用检测技术，可以提高配电线路局部放电检测的准确性和实时性，从而确保电力系统的稳定运行。

表1 各检测方法对比

3 结语

本文针对35kV电压等级下配电线路局部放电检测技术进行了研究，介绍了局部放电的概念、形成机理以及危害，分析了不同检测技术的原理和优缺点。通过研究发现，35kV电压等级下的配电线路局部放电检测技术手段已经很丰富，但仍须进一步优化和完善。今后的研究应着重于提高检测准确性、降低设备成本以及简化信号处理等方面，以提升配电线路的运行安全和可靠性。