电缆中间接头局部放电非电量检测方法探讨

电缆中间接头局部放电非电量检测方法探讨

魏凯,巨晓东,陈钢,孙晓维 ,冷学冰

山东七星电气科技发展有限公司,山东 淄博，255000

摘要：电缆作为电力中继，其承载着高负荷的电力传输，是电力系统的重要组成部分，电缆中间接头局部放电是造成交联聚乙烯电力电缆绝缘破坏的主要原因。针对电缆中间接头进行局部放电检测是保障电力电缆可靠运行的重要手段，对高压电缆对安全运行具有非常重要的意义。

关键词：高压电缆；局部放电；检测技术

    前言

我们常用的电是从发电厂发出，之后通过输电线路传输到变电站，最后再由变电站输送到各个用户。从中不难看出高压电缆作为电力中继，其承载着高负荷的电力传输，其设备绝缘在电力转送过程中不仅受到电、热的直接影响，还会因使用时间不良环境等多种因素导致性能逐渐弱化，甚至是出现缺陷，一旦发生故障，将直接影响电力传输，因此必须定期不定期对之进行放电检测，通过绝缘检测和诊断技术能够更早的发现其中的故障，从而第--时间进行解决，以保障其正常运行。　　

1、局部放电

1.1、 局部放电的原理

电缆的绝缘体内部，容易受到外界干扰因素影响，尤其在制造、加工中，多少都会存在气泡等各样的杂质，使该区域的击穿电压大幅度的降低，继而容易出现放电现象。电缆在使用时，受到电场作用影响，绝缘体内部，出现部分区域放电，但是并没有贯穿施加电压导体间的，称为局部放电。在相关局部测量规范中，对其局部放电的定义，也做出了一系列的描述，即部分桥接的放电现象，在导体附近发生，也可以不发生；但是这种情况的出现，无疑是一种安全隐患，电缆出现老化、绝缘击穿的情况，不利于电力系统的长寿命发展。此时正负电荷，会集结在不同极性的两端，局部电场场强增大，最后电容击穿放电，形成局部放电现象，并伴随着脉冲电流的产生。

1.2 、局部放电概述　

局部放电作为一种电气放电现象，其产生的最主要原因是绝缘介质外施电压高到一定程度时产生电离的电气放电，归根结底是由于变电设备绝缘内部的一些气泡、空隙、杂质和污秽等缺陷造成的。变电设备绝缘中常常容易出现局部放电，这种局部放电分散发生在相当小的局部空间内，一般不会导致绝缘穿透性击穿问题的出现，但是时间久了则易造成电介质的局部损坏，这样就会因局部小问题带来整个变电设备的运行问题。如果长期存在局部放电，极易出现绝缘击穿和沿面闪络的问题，这是对变电设备的致命打击。所以必须定期不定期地对电力设备进行局部放电试验，全面检测设备的绝缘状况，确定绝缘故障的原因及其受损程度。

2、高压电缆接头局部放电检测方法

2.1、电缆局部放电定位法

在对电缆放电进行检测时，如果能找出局部放电源的位置，那么将大大提高放电检测的效率和精确性，为了达到这一目的，通常采用时域反射法进行放电位置的判定。该方法的运用原理如下：将脉冲检测装置架设在电缆的一端，利用局部放电脉冲在电缆中传播造成的反射原理，获取同一脉冲在电缆中来回传播的情况和时间差数据，然后利用找出脉冲位置来判定局部放电源的位置。如果将局部放电信号耦合装置架设在电缆近端，那么可以利用脉冲电流法检测阻抗。当然也可以通过高频电流传感器等方式来找寻检放电脉冲信号位置。一旦电缆接头发生局部放电，那么产生的脉冲会形成幅值相等的两个信号，并以相反的方向在电缆线路内传播，不同的信号会具有不同的传播时间，利用两个信号到达的时延差，参考电缆中脉冲的传播速度等参数，能够大致确定局部放电脉冲发出的区域。同样，对电力电缆进行带电检测时，传感器也能检测到类似的脉冲群信号，利用其方向可初步确定局放源的位置，只有找出局部放电源的位置，才能找出故障所在，并进一步采取故障排除措施，从而保障电缆的正常运行。

2.2、超高频电容藕合法

超高频电容藕合器，主要由金属屏蔽层、电容藕合器、导线芯、外半导电层、XLPE绝缘组成。该方法的优点为设计有电容耦合器，极限频率为500MHz，常用作电缆、附件局部放电的超高频传感器，照比以往的局部放电测量，自身的灵敏度要更高。但同时也存在超高频信号衰减问题，需要在其电缆接头、端部，借助传感器的安装，实现局部放电测量工作，容易对其电缆表层，造成不同程度的破坏。

2.3、Rogowski线圈电流传感器检测法

高压电缆的局部放电信号幅值很小，另外持续时间很短，仅为ns数量级，但是却有较宽的频谱。因此为了进行高压电缆局部放电检测，必须配备宽频带、灵敏度高、线性度好、输出失真小且稳定的耦合器。Rogowski线圈电流传感器作为一种I/V转换器型电流传感器应用广泛。通常将Rogowski线圈制作成圆形或矩形，选择空心或带有磁性的骨架，在骨架上均匀缠绕螺线圈。在Rogowski线圈的原边是一匝线圈，副边则是多匝线圈，被测脉冲电流会产生磁通，磁通会与副边线圈相交链。当Rogowski线圈有脉冲电流通过时，螺线管的每一匝中就会产生磁通，整个Rogowski线圈N匝中产生大小与导体中脉冲电流大小的磁链成正比，电动势会因磁链的变化而变化，且电动势与电流成正比。这种传感器检测方法能够较好的找出局部放电源之所在，为快速排出故障奠定基础，应用较为便捷。

2.4、电磁藕合法

应用由罗氏线圈、前置放大器、频谱分析仪等组成的电缆局部放电监测系统；检测的原理是当局部放电信号存在时，金属屏蔽层会对其脉冲电流进行感应，当有脉冲电流传递到传感器时，会在其二次绕组部位，感应出存在的异样放电信号，从而检测到局部放电信号。

2.5、超声波检测法

该检测系统，以压电晶体为传感器，压电晶体具有信号、电荷量转换的性质，通过前置放大器，经过光电元件转换，实现光、电信号的转换；最后在示波器上，显示出放大后局放电信号。本检测法具有简单安全的优点，但存在灵敏度较低的缺点。

结语

本文采用非电量的光纤荧光检测技术实现交联聚乙烯电缆中间接头局部放电检测方法，选用的材料为对局部放电特征气体敏感的荧光材料，优选高分子聚合物荧光材料制作光纤荧光探头，灵敏度高，效果好。通过测量荧光光谱及其强度的变化检测局部放电强度和对绝缘的影响，各部分材料均为高绝缘材料，对电缆中间连接头不产生影响，而且信号载体为光，对电磁干扰不敏感、抗干扰能力强，能实现长期在线检测和监测。与相比传统的电量检测技术，结构更简单，可靠性更高，克服了传统技术不能实现有效的在线检测的问题，从而达到长期有效的监测电缆中间接头的运行状况，根据实际情况可以提前做好预防措施，大大降低线路故障率，减少用户停电时间，为线路运维人员减负，提高供电可靠性。

参考文献：

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