黃文銳

摘要：現(xiàn)如今，變電站內(nèi)一般主變進線、啟備變進線、聯(lián)絡(luò)變壓器出線以及重要輔機及市區(qū)場所均采用高壓電纜，電纜一旦發(fā)生故障將導(dǎo)致嚴重后果。如重要輔機電纜故障將造成輔機停機，啟備變進線電纜出現(xiàn)故障將會造成機組在失去備用電源下運行的情況，主變進線電纜故障會直接導(dǎo)致機組非計劃停運。同時由于電纜處于電纜溝、甚至是直埋于地下，一旦出現(xiàn)問題查找和處理都會相當困難。同時由于電纜的訂貨和更換都需較長時間，需根據(jù)長度進行訂貨，訂貨和生產(chǎn)周期都很長，很難在短時間內(nèi)進行修復(fù)。通過設(shè)計基于高頻局部放電檢測的高壓電纜帶電監(jiān)測系統(tǒng)，可及時發(fā)現(xiàn)高壓電纜缺陷、判斷類別并進行定位，便于發(fā)電企業(yè)準確掌握高壓電纜健康狀況，并為電纜檢修、運行、技術(shù)改造工作提供相應(yīng)的意見和支持，提升設(shè)備可靠性水平，降低非計劃停運風(fēng)險和電量損失。

關(guān)鍵詞：電力電纜;局部放電;在線監(jiān)測;放電圖譜

引言

電力市場需求在不斷增加，電力企業(yè)為了滿足國民日常用電需求不斷擴大電網(wǎng)規(guī)模，交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的使用也在逐漸增加。人們生活水平的提高要求電網(wǎng)運行要更加可靠，這對電力電纜的運行也提出了較高的要求。電纜在電力運輸中的重要地位使得電纜的檢測工作顯得尤為重要，相關(guān)人員要積極探討電力電纜局部放電帶電檢測技術(shù)，從而更好更有效的檢測電纜狀況。

1電力電纜的局放

電力電纜的局放主要來自2個部分，即電纜本體和電纜接頭。電纜本體絕緣介質(zhì)的缺陷，其絕緣介質(zhì)中存在氣泡、雜質(zhì)、尖刺等而引起局部位置的場強畸變，場強達到一定數(shù)值，則會發(fā)生局放。這種放電并不立即形成貫穿性通道，但如果局放長期存在則會使電纜絕緣的劣化損傷逐步擴大，甚至可能導(dǎo)致整個絕緣的擊穿。電纜接頭在制作中剝切端口存在尖角、缺口，剝切邊緣呈非圓形，主絕緣層表面因剝切而導(dǎo)致的劃痕缺陷。電纜本身具有呼吸效應(yīng)，電纜附件與電纜本體之間容易產(chǎn)生間隙，現(xiàn)有運行中間接頭長時間運行后界面應(yīng)力松弛，容易造成水汽侵入，接管附近絕緣層存在的微小氣泡。以上缺陷均可能引起電纜接頭的局放。

2電力電纜局部放電帶電檢測重要性

2.1提高質(zhì)量控制與管理的有效性

在電網(wǎng)建設(shè)過程中，部分施工單位為了節(jié)約成本使用拙劣的電纜，拙劣的電纜會給整個電網(wǎng)施工帶來不利影響，讓工程施工以及附件安裝中因為電纜不合格引起電纜線路對外停電，為整個工程的施工帶來嚴重損失。對電力電纜進行局部放電帶電檢測，可以實現(xiàn)對電力電纜質(zhì)量的控制，有效保障電纜質(zhì)量，增強電纜供電的可靠性，為電網(wǎng)工程建設(shè)的后續(xù)使用打下良好的基礎(chǔ)。

2.2檢查質(zhì)量問題

首先，電力電纜的安裝具有一定的技術(shù)性，電力電纜安裝到位，可以有效的保障電力電纜正常運轉(zhuǎn)，為電網(wǎng)運輸提供保障，電力電纜安裝不到位，就不能起到良好的電網(wǎng)運輸作用，嚴重時還會引發(fā)電力安全事故。對電力電纜進行局部放電帶電檢測，可以檢查電力電纜安裝過程中的質(zhì)量問題，讓施工人員明確電纜中間接頭以及電纜終端頭的安裝在哪一步出現(xiàn)了問題，并根據(jù)檢測結(jié)果進行問題的解決，保障電力電纜后續(xù)可以正常工作。其次，在星形接地系統(tǒng)下，諧振時油紙絕緣電力電纜因為不明原因會出現(xiàn)短暫的接地故障，對電力電纜進行局部放電測試，可以有效查明故障的真正原因，并及時的采取措施解決故障，保障電網(wǎng)用電安全。

3電力電纜局部放電帶電檢測技術(shù)分析

3.1局部放電技術(shù)

以絕緣電阻、交直流耐壓為代表的傳統(tǒng)試驗手段難以有效發(fā)現(xiàn)高壓電纜絕緣缺陷，國內(nèi)外研究機構(gòu)也在積極研究更加有效的新技術(shù)、新方法，部分方法已取得成功應(yīng)用案例。但高壓電纜絕緣缺陷的原因多種多樣，既有安裝時外力損傷、也有制造工藝不合格，既有絕緣材質(zhì)內(nèi)殘留雜質(zhì)，也有電效應(yīng)、熱效應(yīng)引起絕緣老化，僅用一種檢測方法難以及時、有效發(fā)現(xiàn)潛在缺陷。

根據(jù)IEEE《可靠工業(yè)及商用電力系統(tǒng)設(shè)計推薦規(guī)程》中的研究統(tǒng)計，高壓電纜在運行中出現(xiàn)的最多問題就是絕緣失效，而造成高壓電纜絕緣劣化甚至失效最主要的原因就是局部放電。目前電力電纜局部放電的檢測技術(shù)包括脈沖電流法、高頻電流法（HFCT）、超高頻法（UHF）、超聲波法、內(nèi)置電容耦合法等技術(shù)，其中脈沖電流法只能在電纜退出運行、停電情況下開展應(yīng)用;超高頻法受到電纜屏蔽層的影響導(dǎo)致信號極為復(fù)雜，辨識難度大且不能定量分析局部放電量;超聲波法易受振動干擾，靈敏度低，僅能發(fā)現(xiàn)某些類型特別嚴重的電纜內(nèi)部局部放電;內(nèi)置電容耦合法必須在電纜生產(chǎn)階段將傳感器內(nèi)置在電纜屏蔽層以內(nèi)，因此限制了其應(yīng)用。

3.2超聲法

超聲法是利用超聲傳感器來進行電力電纜的局部放電帶電檢測。這種方法是一種研究相對較早的一種方法，在非電量局部放電測量中比較常見，已經(jīng)應(yīng)用于一些電力企業(yè)的局部放電監(jiān)測工作中。超聲法主要是借助超聲傳感器進行局部放電帶電檢測的，一般使用壓電晶體傳感器，大多數(shù)情況下是監(jiān)測電纜接頭的局部放電情況。電力電纜在發(fā)生局部放電時會產(chǎn)生一定的聲音信號，這種信號的頻帶較寬，超聲傳感器可以接收一定的超聲信號，將其轉(zhuǎn)化為電量。在超聲傳感器的外端還存在分離放大器，超聲傳感器和放大分離器一般放在電纜附件，分離放大器可以將聲音信號進行放大處理，之后信號會經(jīng)過光電轉(zhuǎn)化模塊，模塊里面的光纖會將轉(zhuǎn)化之后的信號信息傳送到專門的數(shù)據(jù)采集卡中，數(shù)據(jù)采集卡與工控機進行相連，工控機會將數(shù)據(jù)采集卡里的信號信息反映出來，形成波形數(shù)據(jù)。超聲法可以有效的降低外界環(huán)境對于監(jiān)測的干擾，提高電力電纜局部放電帶電檢測的精準度。超聲信號具有非常小的波速，因此，技術(shù)人員也可以實行很好的故障定位，這些都是的超聲法在電纜運行的現(xiàn)場可以實現(xiàn)有效的電纜局部放電檢測。但是超聲法也存在一些局限性，因為超聲信號的產(chǎn)生是有限的，一般來說比較小，在超聲傳感器性能不優(yōu)的情況下不容易實現(xiàn)超聲信號的采集與反映。

3.3高頻電流法

高頻電流法屬于非電接觸式檢測方法，這種方法的前身是傳統(tǒng)的脈沖電流法，后來脈沖電流法經(jīng)過延伸形成了高頻電流法。這種方法以高頻羅氏線圈取代測量阻抗，可以在耦合回路中實現(xiàn)局部放電脈沖信號的采集。高頻電流法在多種電力電纜局部放電帶電檢測技術(shù)中具有獨特的優(yōu)勢。使用高頻電流法，技術(shù)人員對于各種傳感器的安裝較為方便，并且可以實現(xiàn)快速的調(diào)整，具有一定的靈敏性。在高頻電流法下，技術(shù)人員可以根據(jù)現(xiàn)實需要進行信號帶寬的調(diào)整，并且可以提高數(shù)據(jù)采集的范圍。

結(jié)語

綜上，通過運用本次設(shè)計的高壓電纜局部放電在線監(jiān)測與定位系統(tǒng)對高壓電纜在基建和生產(chǎn)運行中的故障類型進行統(tǒng)計、分類和梳理，對故障機理及成因進行理論分析和仿真計算，將帶電檢測技術(shù)與局部放電試驗的有機結(jié)合，提升檢測準確性和效率，跟蹤掌握高壓電纜的健康狀況，開展全壽命周期管理，及時發(fā)現(xiàn)潛在的早期絕緣缺陷，為發(fā)電企業(yè)檢修、技術(shù)改造等工作提出相應(yīng)意見和支持，提升設(shè)備可靠性和經(jīng)濟性。

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