電纜局部放電帶電檢測技術應用分析

魏建祥

摘要：隨著經(jīng)濟和科技水平的快速發(fā)展，電纜投入運行后，會受到電、熱、機械和化學的作用逐漸老化。在制造中和施工中存在的微小缺陷，也會隨著運行時間逐漸發(fā)展和惡化?；痣姀S內一般主變進線、啟備變進線、聯(lián)絡變壓器出線以及重要輔機均采用高壓電纜，電纜一旦發(fā)生故障將導致嚴重后果。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，很難在短時間內進行修復。通過設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、技術改造工作提供相應的意見和支持，提升設備可靠性水平，降低非計劃停運風險和電量損失。同時也為發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)技術管理和科學、精準決策做好技術數(shù)據(jù)支撐工作，提高企業(yè)設備管理效率、及時性和有效性。

關鍵詞：電纜;局部放電;帶電檢測

引言

隨著運行環(huán)境的變化、運行時間的增長，電纜故障逐漸增多。電纜線路發(fā)生故障概率較低，一旦發(fā)生基本就是永久性故障。但電纜線路的增多、運行時間的增長、溫濕度的變化，均會導致電纜絕緣老化，甚至擊穿引發(fā)火災，而電纜線路運行可靠性直接影響發(fā)電側和用電側的企業(yè)經(jīng)濟效益，影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。為此，在電纜線路發(fā)生故障時需快速、準確、有效地找出電纜線路上的故障點進行處理，以減少配電電纜故障導致的停電時間;還需對電纜進行溫度、濕度的實時監(jiān)測，提前處理缺陷，預防故障的發(fā)生，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。

1測試系統(tǒng)基本概況

本次測試的高壓電纜局部放電在線監(jiān)測與定位系統(tǒng)可廣泛用于10～500kV電纜的局部放電在線監(jiān)測與定位。在線監(jiān)測系統(tǒng)采用高頻電流傳感器方式從接地線上采樣局部放電信號，通過光纖對所有數(shù)據(jù)采集裝置進行納秒級授時，可實現(xiàn)對電纜局部放電在線監(jiān)測和故障點雙端精確定位。本次測試的高壓電纜局部放電在線監(jiān)測與定位系統(tǒng)采用脈沖電流法方式，可在電纜終端接頭、中間接頭接地線上或電纜本體上安裝高頻電流傳感器（單相電纜接地點每相各安裝1只，三相共體電纜接地點可安裝1只）。高頻電流傳感器通過雙屏蔽的同軸電纜連接至就地采集單元，信號經(jīng)降噪、濾波、識別和存儲，就地采集單元間通過光纖進行數(shù)據(jù)傳輸和精確對時，將局部放電的幅值、脈沖數(shù)、相位、原始脈沖和到達時刻等信息送至后臺診斷平臺。后臺診斷平臺系統(tǒng)完成對局部放電信號的診斷和定位，生成相關放電圖譜和報警信息，通過61850規(guī)約或I2規(guī)約將監(jiān)測數(shù)據(jù)、報警信息、放電圖譜和定位信息發(fā)送至用戶數(shù)據(jù)中心。

2電纜局部放電帶電檢測技術的應用

2.1超聲局部放電驗證情況

為進一步驗證高頻及特高頻局部放電信號的真實性，將超聲波傳感器放置在GIS終端法蘭附近，取背景信號，然后再將傳感器分別對U、V、W三相電纜終端進行檢測。在W相終端上檢測到了幅值約為3.5mv的，較為明顯且連續(xù)的超聲波信號，而U、V相均未檢測到異常超聲波信號，說明該信號具備工頻特性，且其內部應已發(fā)生局部懸浮放電。通過分析診斷，鑒于物資備貨及供電保障原因，決定一方面采取24h局部放電重癥監(jiān)測，另一方面縮短帶電檢測周期，全方位掌控電纜的運行狀態(tài)。從各項監(jiān)測數(shù)據(jù)來分析，自發(fā)現(xiàn)之日起至2月中旬的局部放電數(shù)值比較大，但發(fā)展較為平穩(wěn)，2月中旬至今的局部放電量開始逐漸震蕩衰減，且變化區(qū)間波動平穩(wěn)，其中較為嚴重的W相終端原來檢出的異常超聲信號，后期各項數(shù)值已無明顯激增或劣化跡象。

2.2故障定點檢測技術

是針對電纜實行測定時常有技術，涵蓋多種檢測技術，主要涉及音頻感應測定技術、聲磁同步測定技術、聲測測定技術、跨步電壓測定技術、行波測定技術。音頻感應故障定點檢測技術是依據(jù)人聽力為標準的測定技術，經(jīng)過研究音頻信號進而評估電纜具有故障隱患與否，且參考電纜故障位置所發(fā)射的磁場信號，針對故障部位予以準確定位及評定，進而提升電纜故障測定效率，改善電纜故障測定效果;聲磁同步故障定點檢測技術是針對電磁波與聲波相結合的測定技術。此外，聲測故障定點檢測技術、跨步電壓故障定點檢測技術、行波故障定點檢測技術等同樣屬于多見的一些電纜故障測定技術。在開展電纜故障測定時應參考實際狀況及測定要求，正確選用合適電纜故障定點檢測技術，進而明確電纜故障出現(xiàn)位置情況。

2.3二次脈沖檢測方法

二次脈沖檢測方法是利用所產(chǎn)生的高強度脈沖發(fā)送到電纜故障所發(fā)生的位置，在對故障位置進行擊穿后，增加故障位置所產(chǎn)生電弧的時間，在這個時間點，可以對二次脈沖觸發(fā)器和電纜檢測設備進行引發(fā)，通過這種形式就會在二次脈沖自動引發(fā)設備啟動時產(chǎn)生兩個低壓脈沖，在故障線路上傳送，刺穿電纜。運用檢測設備來觀察電壓波動形狀的特征和電弧的反射波的長度，對檢測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和計算。

2.4電壓實驗檢測方法

對于電纜采取該方法時需開展電壓實驗，主要測定電纜耐受電壓性能，維持電纜在較高電壓值影響下還可維持較好狀態(tài)，使電纜保證高電壓下較佳絕緣性能。針對電纜實施電壓實驗檢測，可保證電纜絕緣層于較高電壓作用下不出現(xiàn)熱擊穿情況或電擊穿狀況，規(guī)避電纜漏電情況，減少電纜在較高電壓值影響下受損狀況。依據(jù)電壓實驗檢測方法測定電纜耐受電壓性能情況時，針對電纜差異性厚度值絕緣層采取對應電壓值實行影響，明確電纜在5min高電壓值影響下能否維持完好沒有受損，如電纜完好而無損則評估電纜質量合格，表明電纜可以耐受較高電壓值。

2.4高壓電橋檢測方法

高壓電橋在電纜檢測中是運用最為常見的故障排查技術。高壓電橋檢測方法其實是利用恒流電源擊穿電纜產(chǎn)生故障的位置，使電橋電流的流動性較大，讓電橋線路的兩端出現(xiàn)電位差值，在平衡電橋的穩(wěn)定性的條件下測算故障產(chǎn)生的距離差。利用高壓電橋檢測方法，不僅可以擴展電橋高阻檢查的范疇，而且還可以迅速精準的測算其檢測結果。高壓電橋檢測方法的原理：電纜核心線路電阻和整條線路依據(jù)比例進行支配的特征，能夠有效推動高壓電橋檢測體系的構成。

結語

輸電電纜帶電檢測應以高頻、特高頻局部放電檢測為主，以超聲波局部放電檢測為驗證手段，提高檢測準確性。利用局部放電檢測技術發(fā)現(xiàn)運行電纜中存在的缺陷，對電纜提前進行處理，可有效預防類似事故的發(fā)生。在輸電電纜的運行維護中普及局部放電帶電檢測，能夠通過大數(shù)據(jù)分析，及時了解電纜運行狀態(tài)，并能夠發(fā)現(xiàn)運行電纜數(shù)據(jù)的異常變動，有利于缺陷的及時消除并降低電纜故障率。

參考文獻：

[1]李巍.交聯(lián)聚乙烯電纜耐壓的試驗方法研究及應用[J].貴州電力技術，2005，5.

[2]葉建盈，王凱，林周布.ANSI/IEEEStd446-1995IEEE推薦實施規(guī)程用于工商業(yè)的應急和備用電源設備（連載一）[J].電源技術應用，2007，6.

[3]周潔睿，任明，李金忠.沖擊電壓下GIS局部放電檢測方法的對比研究[J].絕緣材料，2017，12.

[4]馬翠姣，黃新紅，等.局部放電檢測用寬頻帶電流傳感器的探討[J].高壓電器，2001，1.