羅繼輝 王錦明 高 飛 方 菊

（長園電力技術有限公司，廣東珠海519000）

0 引言

局部放電是絕緣介質外加電場強度達到一定值時產生的電氣放電，其是由絕緣介質內部、絕緣介質之間的雜質、間隙、氣泡等缺陷導致的[1]。電纜及附件具備完整的結構設計，選用良好的絕緣材料，在干燥、無塵環(huán)境下經過嚴格的工藝控制進行生產制造，產品出廠均經過完整和靈敏的出廠試驗，本身不會產生局部放電，安裝完成的系統(tǒng)中產生局放的最大可能是由于現(xiàn)場安裝質量不良造成的。

為驗證安裝工作的質量，并確保整個電纜系統(tǒng)的可靠性，敷設后試驗甚至是監(jiān)測的靈敏性對XLPE絕緣超高壓電纜系統(tǒng)穩(wěn)定運行意義重大。

實際運行的電纜系統(tǒng)局放監(jiān)測不同于產品試驗局放測試，工廠產品局放測試有良好的屏蔽措施，而現(xiàn)場環(huán)境復雜，干擾因素很多，所以對現(xiàn)場測試傳感器的要求有：（1）為避免高電壓和大電流（例如短路電流）的干擾，探測器必須安置在有效絕緣的外側（外半導電層上面）。（2）探測器相應的測量系統(tǒng)必須能可靠地鑒別來自電纜附件外部的干擾和附件內的局部放電。誤測可能造成嚴重后果，務必要確切地排除那些可能會被看作是內部局部放電的干擾[2]。

1 電纜及附件局放測試技術簡介

目前絕緣介質常用的局放測試方法有：（1）單一容性脈沖探測器；（2）差分容性脈沖探測器和容性注入校準脈沖；（3）感性脈沖探測器和感性注入校準脈沖；（4）電脈沖檢測，該種方法主要是剝開金屬護套并測量跨接在間隙兩端電阻的電流；（5）交叉連接接地電纜內的電流檢測。以上所有方法，其核心要求為可靠區(qū)分與PD相似的現(xiàn)場噪音和絕緣內部PD的能力[3]。

目前已有幾種方法來區(qū)分來自接頭的PD和噪音：如接頭兩邊傳輸時間、信號極性、接頭兩邊設置容性電極等。

本文采用一種新型貼片式傳感器，在接頭左右兩邊設置探測器，如圖1所示，該探測器放置在外半導電層與護套之間屏蔽層的人為間隙中。在電纜護套內氣隙兩端的電壓降會提供有關按脈沖極性而傳輸?shù)姆较蛐畔ⅲ簛碜噪娎|經由接頭傳輸?shù)拿}沖將會在輸出端E1和E2上給出極性相反的輸出信號，而來自接頭的PD則可在輸出端E1和E2檢測到相同符號的電壓。

為了鑒別噪音與來自接頭的PD脈沖，探測器必須安裝在靠近接頭的每一側。對于單極性脈沖，傳輸方向可用極性相比較的方法而得知。由兩個探測器的試驗裝置和極性鑒別器所獲得的結果是有所區(qū)別的，該系統(tǒng)對來自接頭內的PD是靈敏的，而對沿著電纜傳輸?shù)脑胍舨⒉混`敏。

圖1 110 kV電纜接頭局放

2 抗干擾試驗

2.1 搭建試驗回路

搭建試驗回路如圖2所示，首先測試空載下背景干擾，在高壓屏蔽試驗大廳，背景干擾可以控制在2.5 pC下。其次施加1.5U0電壓，測量回路總的局放值，正常情況下也是在2.5 pC下。此時對比哈弗萊局放儀和貼片傳感器的局放值，均無明顯放電。

圖2 110 kV帶傳感器接頭試驗回路

2.2 在高壓電源側施加干擾

即在終端的高壓導體端子上接一段約500 mm長的細銅絲，長度大于終端均壓罩的半徑值，目的是產生電暈放電。經測量大約在0.8U0，哈弗萊局放儀開始出現(xiàn)局放信號，隨著電壓逐漸升高，放電量明顯提升，而觀察貼片傳感器的局放值，均無明顯放電。

2.3 空間的放電信號

靠近接頭處，接通手機，啟動手機脈沖信號，哈弗萊局放儀開始出現(xiàn)局放信號，隨著距離縮短，放電量明顯提升，而觀察貼片傳感器的局放值，均無明顯放電。

2.4 來自地網的高頻信號

接通高頻打磨機，連接到接頭接地線上，哈弗雷萊局放儀馬上顯示局放信號，而觀察貼片傳感器的局放值，均無明顯放電。

該試驗證明，采用貼片式傳感器，可有效屏蔽非局部放電信號。

3 模擬現(xiàn)場缺陷局放試驗

為了降低回路施加電壓值，縮短出現(xiàn)局放的時間，在電纜和附件上人為制造了幾個有可能出現(xiàn)局放的缺陷，這些缺陷也是在電纜附件現(xiàn)場組裝時可能出現(xiàn)的，如接頭應力錐錯位、電纜外屏蔽損傷、電纜半導電斷口臺階、電纜圓周劃痕、電纜縱向劃痕等。

（1）在電纜處理尺寸已確定的情況下，應力錐錯位會造成接頭一側應力錐不能與電纜外半導電層有效接觸，絕緣屏蔽不能有效均勻電場，造成放電；而另外一側應力錐搭接過頭，會造成尖端放電，所以應力錐錯位會產生局部放電。經測量，哈弗萊局放儀和貼片傳感器的局放值在0.6U0時同時出現(xiàn)局部放電信號。

（2）電纜外屏蔽損傷是施工刀具剝切電纜金屬屏蔽層造成的，它直接損傷了電纜外屏蔽，造成放電，是一種常見的施工缺陷。切入深度達到1 mm時，哈弗萊局放儀和貼片傳感器的局放值在0.6U0時同時出現(xiàn)局部放電信號。

（3）電纜半導電斷口臺階是由于剝切、打磨電纜外屏蔽方法不當，未能使電纜絕緣屏蔽與電纜絕緣平滑過渡，現(xiàn)場光線不足，很容易在電纜接頭的下部造成此類缺陷。這種臺階會造成較為嚴重的氣隙放電或尖端放電。斷口臺階高度大于0.5 mm時，哈弗萊局放儀和貼片傳感器的局放值在0.6U0時同時出現(xiàn)局部放電信號。

（4）電纜圓周劃痕、電纜縱向劃痕均是在電纜和附件的界面上造成氣隙放電，且隨著深度、寬度增加，放電量增加。而電纜表面顆粒、表面水分等會導致界面懸浮電荷放電，此種放電哈弗萊局放儀和貼片傳感器也均可同時測到。

4 接頭防水試驗

高壓電纜接頭除了絕緣主體外，還必須有良好的密封和接地措施，才能保證長期穩(wěn)定地運行。高壓電纜接頭按接地方式分有絕緣接頭和直通接頭兩種，是通過地線與接頭銅套的連接實現(xiàn)的。內置式貼片傳感器，增加幾根信號傳輸線，加大了絕緣難度。信號傳輸線可以在銅套上設置專用通信接口實現(xiàn)通信。信號傳輸通信接口用熱縮管和彈性密封膠密封，保證密封和護套絕緣。

相關的驗證試驗如下：

裝有內置式貼片局放傳感器接頭在深度1 m的水箱中經受20個循環(huán)的冷、熱水密封試驗，循環(huán)完成后，對接頭兩端地線進行直流耐壓和沖擊電壓試驗，均順利達到相關的技術要求。

內置式傳感器，經對接頭銅套的設置，可以滿足接地和密封要求。

5 結論

本文通過將新型貼片式傳感器局放測試方法應用于110 kV電纜接頭，并進行抗干擾試驗、模擬現(xiàn)場缺陷局放試驗、接頭防水試驗等試驗研究，得出結論如下：（1）經與試驗室局放儀對比，該種方法具有明顯的同步性；（2）該種方法可以更好地屏蔽外部干擾信號；（3）該種方法靈敏度高于試驗室局放儀；（4）此種方法不影響高壓接頭的電場；（5）通過合理的處理，采用此種方法亦可滿足接頭的接地和防水要求。