高压电缆屏蔽层局放信号定位检测试验及其应用

高压电缆屏蔽层局放信号定位检测试验及其应用

吴志强 张海龙

国网浙江省电力公司宁波供电公司电缆运检中心，浙江省宁波市， 315000

摘要：高频局放带电检测是预先发现110kV及以上高压电缆线路本体或屏蔽层运行缺陷的有效手段之一。针对高压电缆线路屏蔽层局放检测易受外界环境干扰且信号定位缺乏有效经验问题，采用9根110kV电缆搭建一交叉互联接地形式的电缆线路局放检测试验平台，并用信号发生器模拟局放源;利用该试验平台，分别对设置于电缆屏蔽层接地线不同位置的局放信号进行检测。基于此，本文对高压电缆屏蔽层局放信号定位检测试验及其应用进行深入研究，以供参考。

关键词：高压电缆;屏蔽层;局放信号;定位检测试验;应用

引言

高压电缆线路因其结构和运行环境的特殊性，能够进行带电检测的方法有限，且多数未能达到理想的检测效果。为研究局放信号在交叉互联系统中的传递方式，总结传递规律，积累通过信号幅值和波形特征进行电缆屏蔽层局放源定位经验，采用9节短距离单芯电缆搭建电缆线路高频局放检测试验平台。

1高频局放检测

当电力设备本体或其附件发生局部放电时，通常会在其接地引下线或其他地电位连接线上产生高频脉冲电流信号，通过高频电流传感器HFCT检测该信号即能实现对电力电缆、避雷器以及其他电容型设备局部放电的带电检测。一套完整的高频局放检测装置由高频电流传感器、信号处理单元、信号采集单元和数据处理终端组成。对于电力电缆及附件，可以在电缆终端及电缆中间接头接地线、电缆中间接头交叉互联接地线、电缆本体上安装高频局放传感器。传感器安装时应注意放置方向，保证三相传感器方向一致。对于电力电缆线路，当电缆本体或屏蔽层(含接地系统)上有局放缺陷时，均能在接地线处检测到异常高频信号。产生于本体上的局放缺陷信号主要沿电缆本体传播，同时会耦合至屏蔽层;产生于屏蔽层上的局放缺陷信号主要沿电缆屏蔽层传播，包括直接接地线及交叉互联接地线，同时会有信号耦合至电缆本体。无论是产生于电缆本体或屏蔽层的局放缺陷，均能通过比对在屏蔽层(接地线)上检测到的高频信号幅值大小及波形特征判断其方向和来源，再通过比对本体上测得高频信号幅值大小进一步判断信号是来自于本体还是屏蔽层。本文主要研究屏蔽层上局放信号的传播规律及判断方法，暂不考虑在电缆本体上的测试和分析。高频电流信号需通过专门的传感器检测得到，其能量微小且因频率较高导致衰减快、传播距离短，一旦通过接地线入地，很快便会衰减消散。通常采用交叉互联接地系统的电缆线路，两端直接接地点相距多在1km以上，因此，对于产生于电缆本体或屏蔽层上某处的局放信号，检测时通常只考虑从电缆上传播至检测点，而不考虑从另一端接地线经大地传播至检测点。

2电缆高频局放检测试验平台

2.1电缆线路交叉互联系统

交叉互联是高压单芯电缆线路常见的1种接地形式，其将线路分成长度相等的3段(或3的倍数段)，每段电缆间用绝缘接头连接，接头处三相屏蔽用同轴电缆经交叉互联箱进行换位连接，而两端的屏蔽层则直接接地。采用这种接地方式可有效减少电缆屏蔽层因环流产生的损耗并限制屏蔽层中的感应电压幅值

2.2平台搭建

为对高压电缆线路高频局放检测过程中异常信号的传播过程进行分析，同时积累电缆屏蔽层异常信号定位经验，采用9节110kV高压电缆搭建采用交叉互联接地形式的高压电缆线路局放检测试验平台。信号发生器可激发绝缘、悬浮、电晕、外部干扰等典型局放或其他异常信号，这与实际电缆高频局放检测过程中检测到的信号类似，均具有明显的频率或相位特征。其结构如图所示

图1高压电缆线路高频局放检测试验平台结构

2.3屏蔽层局放检测分析

2.3.1幅值分析

（1）将信号发生器安装于左侧A相接地线采用便携式高频局放检测仪按照实物图所示接线方法分别测得①～⑥处高频局放信号幅值(同一检测点增益相同)。

表1高频局放检测信号幅值(源在左侧B相)

需要注意的是，表1中所示信号幅值只是相对概念，只有三相信号处于同一检测参数下进行幅值比较才有意义。当电缆屏蔽层(波纹铝护套)中产生局放信号时，铜导体中也会耦合出1个信号，但后者幅值会明显小于前者。当将信号发生器安装于左侧A相接地线时，幅值最大的信号会主要沿着屏蔽层传播(从①到⑥)，传播路径为A→A→B→B→C→C，如图4所示。分析表1可知，信号幅值最大相分别为A、A、B、B、C、C，与信号传播路径一致。

图2信号源在左侧A相接地线时信号传播方向

(2)将信号发生器安装于右侧C相接地线采用便携式高频局放检测仪，按照图2所示接线方法分别测得①－⑥处高频局放信号幅值如表2所示(同一检测点增益相同)。

表2高频局放检测信号幅值(信号源在右侧C相)

当将信号发生器安装于右侧C相接地线时，幅值最大的信号会主要沿着屏蔽层传播，传播路径为C→C→B→B→A→A，如图5所示。分析表2可知，信号幅值最大相(从⑥到①)分别为C、C、B、A、A、A，与信号传播路径并不完全一致，主要表现在信号由④传播至③过程中，信号幅值最大相由B变成A(预计是由B至B)，且在信号达到左侧终端(位置①)时，A相与B相信号幅值大小相差并不明显。

图3信号源在右侧C相接地线时信号传播方向

为判断表1或表2中信号幅值是否因检测不当出现了偶然误差，分别将信号发生器安装于左右两端不同相别(重复多次)后检测各测量点信号幅值。结果显示，信号幅值大小与预想传播路径表征一致的次数较少，出现1处或多处表征不一致的占大多数，但均出现在信号传播路径的后半段。这说明，在交叉互联系统中，屏蔽层产生的局放信号因存在耦合现象会在电缆本体与屏蔽层中同时传播，并在传播过程中进一步相互耦合，从而导致局放信号传播路径不易判断。同时因本试验平台自身存在局限性(线路长度太短)，使得局放信号传播更加复杂，但总结检测结果仍可得到以下规律:越靠近信号源，相应相别检测到的信号幅值大于另外两相的特征越明显。

3现场检测应用

3.1检测对象

110kVNX线全长约2．6m，共分2个终端和3个中间接头。其中1号、2号中间接头为绝缘接头，采用交叉互联接线，3号中间接头为直通头，屏蔽层直接接地，因此，该段电缆线路实际为一交叉互联接地系统加一两端直接接地系统组成。

3.2检测分析

在110kVNX线某次局放带电检测工作中，在其1号、2号、3号中间接头处均测得1个周期内存在两簇脉冲的疑似局放信号，但通过与3号中间接头处直接接地线上测得的信号进行对比，判断该信号为外界干扰。为进一步确定在1号、2号、3号中间接头处所测高频信号来源，后又对上述三组中间接头相同检测位置进行复测。

3.3检测结论

综合上述检测分析过程，判断110kVNX线1号、2号、3号中间接头处测得的疑似局放信号为外部干扰信号，其通过3号中间接头处的直接接地箱传递进入电缆系统，并按照交叉互联顺序依次传向2号、1号中间接头，并逐渐衰减。

结束语

总而言之，通过搭建高压电压线路高频局放检测试验平台对预先设置于屏蔽层接地线处的局放信号进行检测，分析其幅值，从而为实际电缆线路的局放检测提供指导。

参考文献

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