電力電纜局部放電檢測技術(shù)的探討

馬伏寶

（寧夏回族自治區(qū)中衛(wèi)市沙坡頭區(qū)南山臺電灌站，寧夏 中衛(wèi) 751700）

0 引 言

如今我國民眾的生活水平得到了大幅度的提升，電力產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模、服務(wù)品質(zhì)也實現(xiàn)了全面進步。為了滿足更大的社會生產(chǎn)、生活需求，電力產(chǎn)業(yè)逐步建設(shè)了更大規(guī)模的電網(wǎng)系統(tǒng)。這對電力檢測、安全管理技術(shù)提出了更高的要求，需要采用更先進、更合適的檢測方法。在電網(wǎng)規(guī)模不斷增大的情況下，交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜成為主要的電力電纜材料，針對電纜的檢測是電力產(chǎn)業(yè)管理維護工作的重點，目前相關(guān)技術(shù)存在一定的局限性。因此，針對電力電纜局部放電檢測技術(shù)的實踐研究十分有必要。

1 電力電纜局部放電及其檢測技術(shù)的相關(guān)原理

1.1 局部放電

在目前的電力電網(wǎng)系統(tǒng)當中，使用的電纜材料多為交聯(lián)聚乙烯絕緣材料，出于該技術(shù)工藝特性和技術(shù)水平的影響，材料內(nèi)部難免會出現(xiàn)氣泡。而這些氣泡的存在，則是導(dǎo)致電纜出現(xiàn)局部放電問題的根本所在。具體來講，當交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜中存在氣泡，或者局部含有其他雜志，會導(dǎo)致該區(qū)域的擊穿場強與平均擊穿場強出現(xiàn)較大差異。當電纜通電時，擊穿場強的區(qū)域則會發(fā)生放電的現(xiàn)象[1]。在規(guī)模較大的電力系統(tǒng)中，這種放電現(xiàn)象會被放大，引發(fā)區(qū)域性放電。從概念角度來講，局部放電也就是沒有貫穿施加電壓導(dǎo)體之間的放電現(xiàn)象。電力電纜的局部放電現(xiàn)象有3個主要的特征：（1）發(fā)生在絕緣體內(nèi)部：（2）在放電過程中會產(chǎn)生強烈的脈沖電流：（3）在表面產(chǎn)生局部電暈放電的現(xiàn)象。

1.2 局部放電檢測

有前文的概念解釋可以發(fā)現(xiàn)，局部放電現(xiàn)象在目前電纜的制造方式、工藝水平環(huán)境下，是無法避免且普遍存在的。一旦電纜出現(xiàn)局部放電的現(xiàn)象，對電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全性會產(chǎn)生一定的威脅，不利于電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。因此，需要電力維護管理人員采用一定的方法，對電纜局部放電現(xiàn)象進行檢測。局部放電檢測也就是通過對局部放電現(xiàn)象發(fā)生時產(chǎn)生的信息進行檢測和識別，及時發(fā)現(xiàn)電纜絕緣體內(nèi)部存在的缺陷，采用針對性的方法進行解決，避免和減少事故的發(fā)生。

2 電力電纜局部放電帶電檢測的重要性

電纜是電網(wǎng)系統(tǒng)的基本構(gòu)成元素，在電網(wǎng)系統(tǒng)中擔(dān)當電力運輸?shù)娜蝿?wù)。在電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大、人們用電要求不斷提高的情況下，對電力電纜系統(tǒng)的維護和管理至關(guān)重要。而局部放電現(xiàn)象是危害電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定、安全的重要隱患，需要做好及時、精準的檢測。如果檢測時要進行斷電處理，那么會對人們的正常用電產(chǎn)生不利的影響。同時，考慮到如今電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)模越來越大，并且局部放電現(xiàn)象的多發(fā)性和不確定性，斷電檢測越來越不現(xiàn)實[2]。所以帶電檢測勢在必行。總體來說，電力電纜局部放電帶電檢測的重要性體現(xiàn)在如下3個方面。

2.1 及時發(fā)現(xiàn)和消除安全隱患

前文提到，局部放電現(xiàn)象會在電纜局部位置產(chǎn)生強烈的脈沖電流，并且還會有明顯的放電現(xiàn)象。這些都會導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)面臨著安全威脅，輕則導(dǎo)致電纜破損、絕緣性降低，重則引發(fā)漏電、火災(zāi)等重大安全事故。因此，針對電力電纜局部放電現(xiàn)象的檢測，可以及時發(fā)現(xiàn)電纜本身工藝以及安裝工藝存在的質(zhì)量問題，通過有效方法進行解決，可以規(guī)避安全風(fēng)險。此外，如今電力系統(tǒng)中星形接地系統(tǒng)十分常見，發(fā)生諧振時油紙絕緣電力電纜會發(fā)生接地故障。針對電纜局部放電現(xiàn)象的檢測，有助于及時發(fā)現(xiàn)故障產(chǎn)生的原因，并進行快速處理，維護電網(wǎng)安全。

2.2 提高電力產(chǎn)業(yè)質(zhì)量管理水平

如今我國電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模越來越大，而電網(wǎng)建設(shè)中電纜本身質(zhì)量以及安裝質(zhì)量都至關(guān)重要。但是部分施工單位為了追求更高利潤，使用品質(zhì)不達標的電纜材料，這類材料由于原料及工藝的問題，發(fā)生局部放電的可能性更高，嚴重威脅整個電網(wǎng)的穩(wěn)定安全，同時也會加重后期維護管理壓力。針對電力電網(wǎng)局部漏電的檢測，可以較為準確的判斷電網(wǎng)材料和安裝工藝質(zhì)量水平，及時發(fā)現(xiàn)不合理及違規(guī)的現(xiàn)象，及時采取正確的措施，為電網(wǎng)系統(tǒng)后續(xù)使用打下可靠的基礎(chǔ)[3]。

2.3 配合檢修工作

在電力電網(wǎng)系統(tǒng)的運行過程中，維護檢修工作不可或缺。在電力電纜及相關(guān)設(shè)備長時間運行的情況下可能會出現(xiàn)一些問題，產(chǎn)生一定的故障安全隱患。而局部放電檢測技術(shù)的應(yīng)用，一方面可以及時發(fā)現(xiàn)局部放電安全隱患，另一方面也可以對電纜、電力設(shè)備的其他故障因子進行檢查。由此可見，局部放電檢測也是電力電纜系統(tǒng)日常維護檢修工作的重要組成部分，對維護電纜穩(wěn)定運行、降低損失有重要的作用。

3 電力電纜局部放電檢測技術(shù)的應(yīng)用分析

經(jīng)過多年的實踐研究，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)電力電纜在產(chǎn)生局部放電時，會產(chǎn)生不一樣的物理現(xiàn)象，同時不同的物理狀態(tài)、環(huán)境因素也會導(dǎo)致局部放電狀態(tài)的不同[4]。針對這些物理現(xiàn)象、局部放電狀態(tài)進行研究并轉(zhuǎn)化為相關(guān)信息，可以實現(xiàn)對電力電纜局部放電誘因、狀態(tài)的準確識別。目前，主流的電力電纜局部放電檢測技術(shù)包括超聲法、高頻電流法及特高頻法等，本文將對這些技術(shù)方法進行具體分析。

3.1 超聲法

顧名思義，超聲法是通過超聲波原理，利用超生傳感器對電纜進行檢測，通過對超聲波傳輸狀態(tài)的變化情況的檢測，識別其中存在異常的部位，進而識別局部放電現(xiàn)象。這種方法通常是使用壓電晶體傳感器進行檢測，檢測的重點部位是電纜各接頭位置。當電力電纜局部位置發(fā)生放電現(xiàn)象時，會產(chǎn)生一種頻帶較寬的聲音信號，而超聲傳感器可以對這種聲音進行識別和捕捉，將其轉(zhuǎn)化為電量。同時，超聲傳感器外端的分離放大器將這種聲音信號放大。此后，這種被放大的信號會經(jīng)過光電轉(zhuǎn)化模塊，再由模塊內(nèi)部的光纖將信號傳輸至數(shù)據(jù)信息采集卡之中，最后由與之相連的工控機以波形數(shù)據(jù)的形式顯示出來。采用超聲檢測法可以有效避免外部環(huán)境對檢測工作的影響，具有精準度高、效率高等特點。由于超聲波波速較小，技術(shù)人員可以借此實現(xiàn)精準的故障定位。但是，在實際使用當中，技術(shù)人員也發(fā)現(xiàn)了超聲波檢測法存在一定的問題。具體來講，在特定情況下，超聲信號的產(chǎn)生比較有限，并且信號強度不高，在實際檢測中可能會面臨信號采集、轉(zhuǎn)化清晰度不高的問題。同時，多數(shù)電力電纜外部有較厚的絕緣層，而絕緣層本身會吸收部分的超聲波，導(dǎo)致高頻超聲波在傳輸過程中出現(xiàn)衰減的現(xiàn)象，進而導(dǎo)致最終反映的數(shù)據(jù)和實際情況有較大差異。針對這些問題，目前我國相關(guān)技術(shù)人員對超聲波儀器的強度和性能進行了優(yōu)化，在部分情況下可以發(fā)揮出不錯的作用[5]。

3.2 高頻電流法

這是一種非電接觸式的檢測技術(shù)，也是之前十分知名的脈沖電流法的升級版。該方法主要是以高頻羅氏線圈取代測量阻抗，可以直接在電纜耦合回路當中采集局部放電現(xiàn)象產(chǎn)生的脈沖信號。這種技術(shù)從執(zhí)行方式到檢測結(jié)果等方面都有很大的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在于技術(shù)人員安裝設(shè)備和實施檢測的便捷性較高，同時可以根據(jù)實際情況和相關(guān)需求進行靈活調(diào)整，具有靈活度較高的優(yōu)勢。在采用高頻電流法進行電力電纜局部放電現(xiàn)象檢測時，技術(shù)人員可以對信號帶寬進行靈活調(diào)整，并且可以根據(jù)實際需要提高數(shù)據(jù)采集范圍。不過，在使用中，高頻電流法也存在一些不足。具體來講，檢測人員在采用該技術(shù)進行檢測時，耦合信號要從接地線上進行，這種方法會導(dǎo)致外界電磁干擾較大，對檢測準確性產(chǎn)生一定的影響。同時，該檢測方法執(zhí)行的過程當中還會受到廣播信號的干擾，也就是說高頻電流法的抗干擾能力較弱。此外，該方法對技術(shù)人員相關(guān)裝置設(shè)備的安裝和調(diào)試水平要求較高，如高通濾波放大器、傳感器安裝不到位，或是匹配度不足，都會影響檢測結(jié)果。當然，如今技術(shù)研究人員通過對抗干擾措施的研究，一定程度上提高了高頻電流法的可靠性。

3.3 特高頻法

特高頻法主要是利用電力電纜局部放電時產(chǎn)生的電磁波信號原理，通過對該信號的識別采集，進行檢測的技術(shù)。技術(shù)人員通過對電力電纜局部位置電磁波信號的檢測，可以實現(xiàn)針對電網(wǎng)系統(tǒng)的在線檢測，并且可以實現(xiàn)精準定位。在電力電纜局部放電時，會產(chǎn)生一些放電干擾，這是傳統(tǒng)檢測法檢測時比較常見的干擾因素[6]。而特高頻法可以很好的規(guī)避放電干擾，提高檢測的精準性。在實際實施當中，對超高頻傳感器的安裝要注意盡量靠近電纜疑似故障點，可以有效避免信號過度衰減，在電纜接頭位置檢測方面有重要的作用。在具體采用特高頻檢測技術(shù)時，傳感器的安裝按照位置的不同劃分為內(nèi)置式和外置式。前者主要是以電容耦合傳感器比較常見，具有尺寸小、靈敏度高的優(yōu)點，但是由于其結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，對技術(shù)人員專業(yè)水平要求較高；后者的抗干擾能力較強，同時具有安裝簡便高效的優(yōu)點，不過也存在檢測靈敏度不高的缺點。

4 結(jié) 論

在如今電力產(chǎn)業(yè)及電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大的大環(huán)境下，電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全，將直接影響人們用電體驗，同時也與生產(chǎn)安全息息相關(guān)。電力電纜局部放電現(xiàn)象，是對電纜工藝及安裝質(zhì)量的反映，存在一定的安全隱患，因此對該現(xiàn)象的檢測尤為重要。電力維護管理技術(shù)人員應(yīng)當深刻認識到電力電纜局部放電檢測工作的重要性，在實踐中根據(jù)電網(wǎng)系統(tǒng)特點和實際管理要求，科學(xué)采用有效的檢測技術(shù)，在盡量不影響電網(wǎng)系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)上，高效、精準地做好局部放電檢測，為維持電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定安全運行打下可靠的基礎(chǔ)。