高频与振荡波检测技术在电缆局部放电定位中的综合应用

高频与振荡波检测技术在电缆局部放电定位中的综合应用

安贝妮

陕西省产品质量监督检验研究院

摘要：电力电缆在运行期间，由于施工安装、运行环境等因素，可能会形成微小缺陷，这些缺陷多数情况下均伴随有局部放电的发生。因此，开展电缆局部放电检测，是及时发现电缆故障隐患的重要方法。目前，电缆局部放电检测主要可分为在线检测与离线检测两大类。在线检测方法中，高频耦合法由于其测试简便，是目前应用较多的在线检测手段。离线检测方法中，由于阻尼振荡电压与交流电压等效性好，且设备容量小、操作方便，能够对电缆线路上的局部放电点进行定位，是目前广泛使用的检测手段。结合日常工作中某条电缆线路的局部放电检测情况，介绍了应用高频及振荡波检测技术的综合测试方法，并通过信号分析处理发现电缆中间接头局部放电缺陷的过程。

关键词：高频;振荡波;检测技术;电缆局部放电;综合应用;

引言

　随着经济发展和城市规模的扩大，输电电缆线路呈逐年增多的趋势，电缆运维工作的重要性日渐凸显，工作任务愈加繁重。采用传统的巡线方法费时费力，效率低下，且仅能发现线路管道中存在的一些肉眼可见的安全隐患，而对判断电缆的绝缘状态无能为力。电缆线路中如果存在缺陷，在一定条件下会发生放电。局部放电检测作为一种带电检测手段可检出此种缺陷，目前在应用中已取得一定成果。

1振荡波局部放电检测技术

振荡波局部放电测试是利用电缆自身电容与测试设备电抗串联，形成ＬＣ振荡电路，进而产生阻尼振荡电压激发局部放电的检测方法。该方法利用脉冲反射法对局部放电信号进行定位。

Δｔ＝ｔ２－ｔ１＝２（ｌ－ｘ）／ｖ（１）

式中：ｔ１为局部放电入射波传播至测试端的时间；ｔ２为局部放电反射波传播至测试端的时间；ｖ为局部放电信号在电缆中的传播速度；ｘ为局部放电点距测试端的距离；ｌ为电缆全长；Ｑ为局部放电量幅值；Ｃｋ为高压电容；Ｚｋ为匹配阻抗。

2高频局部放电检测技术

高频电流（high frequency current technique,HFCT）法PD检测技术与脉冲电流法相似，均以测量PD导致的脉冲电流为目标。但与脉冲电流法中采用检测阻抗不同，HFCT法采用高频电流传感器测量流过接地引下线或其它地电位连接线上的高频脉冲电流波形信号，其测量频带提高至3~30MHz。在采用脉冲波形-时间序列的数据分析方法上，除相位图谱外，HFCT法也提出了基于等效频率和等效时长的TF图谱，可根据噪声聚类和PD信号聚类的不同从而实现放电信号和噪声的分离以及多PD源的分离，进而分析判断放电类型、严重程度等。HFCT法检测技术因安装方便、测量信息丰富等特点而逐渐广泛应用于电网设备的PD检测，但其对于检测系统的采样率和数据处理算法等要求高，目前仍有待进一步出台相关标准对该技术的实施作进一步规范。

3两种方法优缺点对比

高频检测方法可以在电缆不停电的条件下进行测试，测量回路与高压设备间没有直接的电气连接，具有灵活方便、操作安全等优点，是目前电缆带电检测的主要方法。但高频检测法无法对局部放电点进行快速有效的定位，因此目前主要作为电缆设备普测的主要手段之一。与高频检测不同的是，振荡波检测需要将电缆两端悬空，因此必须将电缆停电。由此可见，振荡波检测对现场要求较为复杂，但具有能够局部放电定位的优点。因此，该方法一般根据电缆运行状态，有计划地结合停电对电缆进行检测，排查是否存在局部放电缺陷。

4电缆局部放电定位的现场测试

4.1高频局部放电检测情况

首先将一根软导线穿过高频传感器，并形成闭合回路，置于空气中采集背景信号，经检测证明空气中无高频干扰信号，然后分别将３个高频传感器卡在Ｕ、Ｖ、Ｗ三相电缆ＧＩＳ终端上，通过比对幅值，且Ｗ相的局部放电信号最大为－２５．６５ｄＢｍ，说明Ｗ相电缆终端内部可能已存在悬浮电位.

4.2振荡波局部放电检测

为了进一步确定局部放电源位置，计划采用振荡波局部放电检测技术进行缺陷定位，通过查询线路台账得知，该电缆线路全长３４３ｍ，满足振荡波设备测试长度。测试前利用低压脉冲反射仪测距时发现，在距测试端９０ｍ、２２５ｍ处波形出现变化，疑似存在中间接头。根据ＤＬ／Ｔ１５７６—２０１６《６～３５ｋＶ电缆振荡波局部放电测试方法》要求完成测试后，在９０ｍ处可观察到三相存在明显局部放电集中现象，放电起始电压约０．７Ｕ０，最大局部放电量约１７００ｐＣ，依据标准要求判断存在局部放电缺陷。通过核实电缆路径图，确认９０ｍ处为中间接头所在位置，初步判断局部放电源为该位置Ｕ、Ｖ、Ｗ三相电缆接头。

5未来的技术标准需求

当前，随着输变电设备电力物联网的建设以及“新基建”的开展，智能感知与诊断决策成为了电网发展的新方向。对PD检测而言，上述新方向的确定意味着要在准确检测的基础上对检测结果进行准确的分析，并定量评价PD对设备的影响，从而为电网的智能运行提供支撑。但是，目前仅脉冲电流法PD检测技术有基于视在放电量的成熟定量分析方法（以及相应的技术标准），而超声波法、UHF法等检测技术均主要以识别缺陷类型、定位放电位置为主，在PD剧烈程度上尚未有合适的评价标准。考虑到脉冲电流法主要应用于离线检测，而超声波法、UHF法等更适合带电检测或在线监测，因此超声波、UHF信号的“量化”评价体系在设备考核与智能运维领域具有显著的工程价值。但是，众多研究以及部分国际标准指出，为保证超声波、UHF检测技术在噪声分离与抑制上的优势，不同电力设备的超声波、UHF检测装置各异，通用性较低，相应地几乎无法直接对PD幅值进行“量化”分析评估以表征视在放电量大小或存在相关关系，但通过对超声波、UHF检测装置的性能和灵敏度进行核查，可以实现与比较视在放电量相似的检测效力。因此，受制于技术本身的特点，超声波、UHF检测技术的“量化”研究可集中于测量系统性能和灵敏度的核查等。同时，HFCT法与脉冲电流法具有相似的检测原理，且可应用于带电检测和在线监测，也具有一定的定量分析能力，因此，应加强HFCT法技术标准的制定以及标准级别的提高，拓宽HFCT法PD检测技术的认可范围。此外，基于气/液相色谱的化学法也可以判断PD发生与否，但通过产物比例定量分析PD剧烈程度的方法也仍有待进一步研究，化学法相关的技术标准存在相应的需求.

结束语

　ａ．高频局部放电检测技术不仅仅适用于电缆终端的局部放电检测。对于直埋接头无法在接头处直接测试时，若电缆线路较短，或局部放电信号较强时，电缆线路中的局部放电信号可传播至电缆终端处，利用高频局部放电带电检测手段同样能够发现。ｂ．利用高频局部放电检测手段判断电缆线路中的局部放电信号时，需要结合线路两端的测试情况，单从一端进行分析难以判断信号来源，有可能为其他设备引起的干扰信号。ｃ．对电缆线路，尤其是中间接头的局部放电缺陷进行检测时，振荡波局部放电检测技术相比高频局部放电检测技术更为有效，且更容易操作，便于检测人员快速确定放电源位置，但需要停电。

参考文献

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