研究高压电缆交接试验中分布式局部放电检测技术的应用

研究高压电缆交接试验中分布式局部放电检测技术的应用
摘要：据统计，电缆线路发生故障的部位主要在其附件上。

电缆终端头与中间
接头往往是由于制作工艺不良、设计不良以及材料选择不当而造成的缺陷。

电缆
本体局部缺陷主要是因为制造、运输过程及敷设等原因造成，电缆本体及其附件
的缺陷对电缆的稳定运行带来极大的隐患，而且电缆大多埋设在地下，运行环境
恶劣，维护、故障探查比较困难，因此，新建高压电缆进行交接试验时，同步局
部放电检测尤为重要。

关键词：高压电缆；交接试验；分布式；局部放电；检测技术
引言
随着城市的不断发展，电网建设规模越来越大，各供电公司需要通过电网将
电能输送到城市的每个角落，因此电缆作为电力系统的重要设备尤其66kV及以
上高压电力电缆的安全运行尤为重要。

当高压电力电缆发生故障时，不仅会产生
巨大的经济损失，而且由于其发生故障导致大面积停电将产生不良的社会影响。

因此，电缆在投运前需要进行交接试验，否则一旦投运后电缆在运输和敷设过程
存在的隐患将直接威胁电网供电的可靠性，对整个电网的影响是可想而知的。

1电力电缆中局部放电信号传输特性
1.1电缆局部放电信号传输规律
波阻抗是依据电缆分布参数并联等效电路计算的，计算公式为，其中G、C、L、R分别为单位长度电力电缆分布绝缘等效电导、单位长度电力电缆分布电容、
单位长度电力电缆分布电感、单位长度电力电缆分布电阻。

为使局部放电信号在
电缆中传输的变化规律得到进一步的研究，引进以为表达式的电缆传播系数，观
察上式可以知道传播系数为复数，可以转化为，所以，以电缆两端阻抗匹配为前提，经由长为L的电力电缆传输后的局部放电信号的输出和输入有下列式子所示
关系：，其中Ui、U0及L
分别为局部放电信号输出、输入和电力电缆长度。

通过观察上式可明确传播
系数会决定信号相位变化的实际情况。

此外，信号的频率会直接影响传播系数的值，并且信号的衰减情况与信号传输的距离直接相关，随着距离的增大，衰减幅
值会逐步下降。

但是如果在传播过程中距离没有任何变化，这时频率则会起主要
作用，并且随着频率的增加衰减速度会逐步降低。

另外，在线路传输时频率、距
离等一系列的因素会对信号造成一定的影响，甚至会出现信号失真的状况。

所以
有必要将分布式局部放电检测系统应用于电缆交接试验的电缆局部放电检测中，
否则非常难检测到经由较长电缆传输，基本衰减到零的高频局部放电信号。

1.2电力电缆的电路模型
如果电缆内部本身就存在绝缘缺陷，那么在这种状况下进行交接试验必然会
影响绝缘电阻的值，并且电阻会持续下降。

在此过程中，电流的损耗会越发严重，并且存在局部放电现象，此时必须运用等效电路加以分析。

另外，在此过程中电
阻的数量级较高，并且电感值的影响程度十分之小。

另外，如果电缆内部完好，
并且波阻抗的匹配程度较高，则不会出现反射信号。

但如果缺陷较为严重，则会
使原本就存在问题的波阻抗不匹配现象越发严重，进而出现反射信号，而这些缺
陷正是故障检测的要点，这样就能准确定位故障并加以处理。

2分布式局部放电检测系统
2.1分布式局放检测方法
电缆运行中的在线监测以及敷设后的交接验收试验适合用高频TA法，这是因
为此方法不用经过耦合电容器在高压端取得局部放电信号。

而高频TA法对局部
放电电流的测量是通过电磁耦合完成的，测量回路和高压电缆间不存在直接的电
气连接，所以噪声能够得到较好的控制。

与实验室测量不同，现场测量电缆线路
局部放电时，对于外部干扰不能使用屏蔽室等手段控制，和电缆连接的电力设备
发出的干扰信号也都经由电缆传播，所以无法保证设备自身无局放和无干扰，这
就需要使用独特抗干扰手段的设备应用于现场测量中。

为躲避较大干扰信号的频段，使其具有较高信噪比，在现场局部放电的测量中，选频技术作为一项重要的
抗干扰方法，经过测量频率的调节来达到以上目的。

IEC60270标准规定测量频率
为800kHz以下，此频段下，虽然减小了信号传播衰减，但是干扰信号也最为强烈，这是由于电缆外部的干扰信号在此频段下能很容易地传入电缆，所以为避免
低频干扰，应在较高频率下展开现场测量工作，电缆内局部放电信号频率和保证
电缆线路监测点位置之间距离相匹配的检测频率是现场测量的合适频率。

2.2分布式局放检测系统
通过检测系统能够提取信号并完成定位，在此基础上就可为接头配置检测单元。

另外，在检测时可以串联的方式连接电缆，之后通过测量软件就可完全掌握
每个接头的状况，进而了解放电的实际情况。

另外在测量过程中测量人员可实时
检测各接头能否识别干扰，如果不符合测量要求，则必须及时加以调整。

在调整
之后系统可自动监测，一旦出现故障就可发出警报，并在短时间内准确识别局部
放电信息，了解信号的可靠性。

在信号足够可靠的状况下就可分析放电缺陷的特
点并加以归类。

如果缺陷较为严重，则可通过检测系统连接并监测信号，在获取
数据的基础上可完全掌握放电特性，这时就可准确识别电缆放电缺陷并加以处理，进而及时对故障加以控制，避免其演变成更大的问题。

3分布式局放检测技术的应用分析
以某省敷设的电缆为例，长11km、220kV的电力电缆，使用光纤及无线混连
方法的同步分布式局部放电检测进行现场交接试验，该线路使用的无线近端单元、无线远端单元及局部放电检测单元分别为1个、7个和13个。

此电缆线路ABC
三相顺利通过了1h的1.7U0耐压试验，没有出现绝缘击穿现象，线路A相和C
相电缆自身及其相关附件都没有在局部放电检测点检测出局部放电，虽然B相通
过了耐压试验且在交流耐压试验时没有出现绝缘击穿现象，但是在B相终端检测
点检索到了局部放电信号。

试验电压为215kV时，B相终端有450pC的放电量，
此放电量相较于耐压1h结束前的放电量大同，信号幅值较高，在电压高于190kV 时，就发现了局部放电信号。

因为B相终端中出现了局部放电信号，所以必须对
B相终端进行拆卸检查，经检查得，环氧套屏蔽罩上有明显的划伤和撞伤痕迹。

4结语
总之，局部放电缺陷通常情况下较为隐蔽，难以被及时发现，但是这也就提
高了电缆故障的概率，进而对电网供电造成严重影响。

因此，为了能够准确识别
局部缺陷，必须合理应用局部检测方法并对故障加以处理，进而有效保障电缆的
敷设质量，本文就对此问题进行了深入探究。

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作者简介
张立（1991.1-），男，云南玉溪人，武汉大学电气工程与自动化学士，单位：云南电网有限责任公司昆明供电局，研究方向：高压试验。