高壓電纜附件是如今高壓輸電體系的重要組成局部，其質(zhì)量問題關(guān)系到高壓電網(wǎng)的平安運(yùn)轉(zhuǎn)。一旦電纜設(shè)備呈現(xiàn)毛病，將會(huì)構(gòu)成宏大損失。因而，對(duì)電纜停止?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)含義嚴(yán)重。局放量檢測(cè)是目前最為常用的狀態(tài)監(jiān)測(cè)手腕。本文評(píng)論下場(chǎng)放的基本原理以及各種典型局放缺陷，比照了不同電纜局放檢測(cè)方法的好壞。

什么是局部放電？

局部放電是發(fā)作在設(shè)備絕緣內(nèi)部，未貫穿上下壓電極的放電現(xiàn)象，會(huì)構(gòu)成絕緣劣化，究竟招致電纜壽命縮短。傳統(tǒng)的油浸紙絕緣電纜，局放對(duì)其絕緣功用影響較小，而關(guān)于固體絕緣電纜，如XLPE（交聯(lián)聚乙烯）或許硅橡膠電纜，局放會(huì)對(duì)其絕緣構(gòu)成損傷，招致絕緣功用降落。圖1展示下場(chǎng)放模型與等效電路。在消費(fèi)或裝置進(jìn)程中，電纜絕緣內(nèi)部存在缺陷，如固體絕緣的空地（void），液體絕緣的氣泡，或電場(chǎng)不平均處。將空地等效為電容c1，空地的上層以及下層的絕緣原料等效為c2，臨近局部的完好絕緣等效為c3。我們可以取得局放電路的等效模型。局放普通發(fā)作在絕緣內(nèi)部，而且等效電容c1、c2以及c3無法被檢測(cè)，因而，局放檢測(cè)屬于非直接檢測(cè)手腕。

等效電路的電壓與電流波形如圖2所示。電壓UP（t）為施加在主絕緣上的體系電壓，U10（t）為空地上的電壓。當(dāng)U10電壓升高到空地的擊穿電壓UZ時(shí)，空地?fù)舸?，C1兩端電壓降落，空地絕緣恢復(fù)，同時(shí)C2被充電，當(dāng)U10高于擊穿電壓Uz時(shí)，以上進(jìn)程反復(fù)發(fā)作。而每次局放時(shí)，都將會(huì)在絕緣走漏電流上疊加一個(gè)小的脈沖放電，如圖2所示。經(jīng)過檢測(cè)放電脈沖發(fā)作的位置、時(shí)辰以及幅值，我們可以對(duì)設(shè)備的絕緣運(yùn)轉(zhuǎn)狀況停止點(diǎn)評(píng)。

不同頻率下的局放
不同頻率以及電壓波形下局放的檢測(cè)方法基本共同，因而，除了在工頻電壓下檢測(cè)電纜局部放電外，還可以選用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的方法，在電纜上施加不同波形頻率的電壓，對(duì)電纜停止局放實(shí)驗(yàn)。

由于直流電壓關(guān)于電纜附件絕緣的毀壞效果較大，因而不倡議在直流電壓下檢測(cè)電纜局放，本文也不對(duì)其停止評(píng)論。

工頻電壓下的檢測(cè)技術(shù)

目前普遍以為，50Hz電壓下的局放實(shí)驗(yàn)是運(yùn)用最為普遍的局放檢測(cè)方法，最為首要的緣由是運(yùn)轉(zhuǎn)電壓頻率為50Hz，局放檢測(cè)成果與實(shí)踐最為挨近。可是，輸電電纜線路長(zhǎng)度較長(zhǎng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的容量請(qǐng)求較高。圖3為工頻電壓下局放檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)安頓圖。分為變壓器、分壓器以及被試電纜三局部。

20至300Hz下的諧振檢測(cè)方法
圖4為諧振頻率下的局放實(shí)驗(yàn)安頓表示圖，與工頻電壓下的安頓基本共同。根據(jù)IEC62067（≥245kV）與IEC60840（＜245kV）規(guī)范，電纜的實(shí)驗(yàn)頻率范圍為20至300Hz。實(shí)驗(yàn)安頓選用串聯(lián)諧振的方法，實(shí)驗(yàn)頻率如下所示。上式中，c為電纜的等效電容量，L為串聯(lián)電纜。由于串聯(lián)諧振的特性，其對(duì)變壓器的容量請(qǐng)求遠(yuǎn)小于工頻電壓。此外，經(jīng)過調(diào)整電感數(shù)值的大小，可以匹配不同長(zhǎng)度、型號(hào)的電纜。

0.1Hz超低頻實(shí)驗(yàn)技術(shù)
IEC60060規(guī)則，0.1Hz的電纜局放實(shí)驗(yàn)波形，可以選用正弦波或方波。由于電壓頻率較低，電纜的充電效應(yīng)大大削弱，實(shí)驗(yàn)電源的容量也隨之減?。üゎl下的1/500）。相同時(shí)辰下超低頻實(shí)驗(yàn)電壓過零次數(shù)遠(yuǎn)小于50Hz工頻實(shí)驗(yàn)，因而其局放反復(fù)次數(shù)要小于工頻實(shí)驗(yàn)，普通不能選用局放反復(fù)次數(shù)來點(diǎn)評(píng)電纜或附件的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。關(guān)于含有非線性電阻的電纜附件，不宜選用超低頻實(shí)驗(yàn)，由于或許會(huì)對(duì)絕緣發(fā)作損傷。
振動(dòng)波檢測(cè)方法
振動(dòng)波實(shí)驗(yàn)安頓如圖6所示，可以看做快速開關(guān)與諧振電路的分離。其實(shí)驗(yàn)原理為，經(jīng)過直流電源對(duì)電纜停止充電，在抵達(dá)必定電壓后開關(guān)忽然合上，此時(shí)電纜與電感構(gòu)成串聯(lián)回路，電纜（大電容）中貯存的能量在電容與電感之間來回振動(dòng)，在振動(dòng)進(jìn)程中電纜的局放量被獲取。這項(xiàng)技術(shù)首要運(yùn)用在60kV及以下的電纜設(shè)備中，隨著技術(shù)的進(jìn)步，在更高電壓設(shè)備上運(yùn)用逐漸增加。
這項(xiàng)技術(shù)雖然選用直流電源，但充電時(shí)辰較短，很快切換為振動(dòng)波，對(duì)電纜設(shè)備損傷較小。且電源容量請(qǐng)求較小。缺陷是振動(dòng)時(shí)辰較短，100微秒，電纜耐壓時(shí)辰不夠。因而，這項(xiàng)技術(shù)首要用用于電纜絕緣狀況確診，而不合適投運(yùn)實(shí)驗(yàn)。

高壓電纜附件上的典型實(shí)驗(yàn)成果

本節(jié)展示了野外電纜終端的缺陷局放實(shí)驗(yàn)成果，某些特性相同適用于中心接頭號(hào)其他方式的電纜附件。實(shí)驗(yàn)選用50Hz電壓，在必定條件下也適用于其他頻率電壓。
電暈
屬外部發(fā)作的局放，如電場(chǎng)會(huì)集區(qū)域，與其他類型局放有較大的不同，可以準(zhǔn)確地檢測(cè)。由于放電發(fā)作在空氣中，電極兩端不會(huì)發(fā)作電荷累積，因而，放電首要發(fā)作在電壓的極點(diǎn)，而且放電起始電壓與完畢電壓是共同的。此外，當(dāng)外加電壓增大時(shí)，局放時(shí)辰也會(huì)添加。
當(dāng)電暈起始點(diǎn)為高壓側(cè)時(shí)，在負(fù)半周可以檢測(cè)到局放發(fā)作，如圖7所示；當(dāng)電暈發(fā)作在零電位區(qū)域時(shí)，局放發(fā)作在正半周。圖8展示了野外終端的電暈易發(fā)作區(qū)域。招致電暈發(fā)作的首要緣由有：不規(guī)范裝置、毛邊、尺度不恰當(dāng)?shù)?。普通來說，這些缺陷都是可以消弭的，而且關(guān)于電纜設(shè)備的平安運(yùn)轉(zhuǎn)不會(huì)發(fā)作較大影響。電暈類局放首要發(fā)作在野外終端，普通不會(huì)在中心接頭號(hào)設(shè)備上呈現(xiàn)。

空地
當(dāng)局放在電壓的正負(fù)半周都能檢測(cè)到時(shí)，說明缺陷為空地缺陷。正半周的放電量要大于負(fù)半周，如圖9所示。由于臨近電容充放電的影響，空地局放的起始電壓與停息電壓并不共同，局放起始電壓要大于停息電壓。隨著外加電壓的升高，局放幅值堅(jiān)持不變，但放電頻率添加。長(zhǎng)時(shí)辰局放下，空地絕緣功用會(huì)發(fā)作改動(dòng)，比如內(nèi)表面絕緣電阻改動(dòng)或構(gòu)造發(fā)作改動(dòng)，招致局放次數(shù)發(fā)作改動(dòng)。
空地局放的典型缺陷有絕緣氣隙、混入雜質(zhì)以及工藝不良等緣由，其局放易發(fā)點(diǎn)如圖10所示。

沿面放電
沿面放電首要發(fā)作在電場(chǎng)切線上，放電量較其他局放方式更大。沿面放電的局放量在100 pC至1000 pC，而且總是在過零點(diǎn)之后呈現(xiàn)。由于沿面放電閃絡(luò)間隔更大，對(duì)設(shè)備的絕緣功用影響至關(guān)重要。根據(jù)局放放電相位圖（圖11），第三象限下的放電量要大于第一象限。

沿面放電首要發(fā)作在電纜終端。緣由首要有：裝置進(jìn)程中終端內(nèi)表面臟污，此時(shí)放電首要發(fā)作在電纜電場(chǎng)會(huì)集的應(yīng)力錐處。當(dāng)電纜終端進(jìn)潮氣今后，在低溫下凝露會(huì)構(gòu)成內(nèi)表面放電。
電纜的外半導(dǎo)過渡處開剝不滑潤(rùn)也會(huì)構(gòu)成電纜內(nèi)部發(fā)作放電。在制造電纜接頭時(shí)應(yīng)做好半導(dǎo)層與應(yīng)力錐之間的搭接過渡。

接觸不良金具銜接不良時(shí)也會(huì)招致局放的發(fā)作。金具銜接點(diǎn)的空地會(huì)發(fā)作電壓差，當(dāng)外加電壓足夠高時(shí)會(huì)招致空地?fù)舸Ｔ撈贩N型的局放相位圖相關(guān)于過零點(diǎn)是對(duì)稱的。如圖13所示。

金具銜接不良構(gòu)成的局放幅值遠(yuǎn)高于其他類型局放，抵達(dá)1000pC。隨著外施電壓的升高，局放幅值不會(huì)添加，可是放電頻率會(huì)隨之升高。由于該類型的放電機(jī)理不受自在電荷的影響，在正半周與負(fù)半周，局放的起始電壓與停息電壓是共同的。
關(guān)于電纜附件，該類型的局放高發(fā)毛病點(diǎn)會(huì)集在金具銜接處，如圖14所示。典型毛病有：壓接收與導(dǎo)線的截面積尺度不合，招致接觸面過小，構(gòu)成局放。繼續(xù)的局放會(huì)構(gòu)成金具發(fā)熱，究竟招致電纜接頭毛病。另一個(gè)典型毛病為：裝置進(jìn)程中涂抹硅脂過多，招致線芯與內(nèi)半導(dǎo)之間有一層絕緣，構(gòu)成電位差。

懸浮顆粒以SF6以及N2作為絕緣介質(zhì)的設(shè)備，裝置或運(yùn)轉(zhuǎn)中混入顆粒。改動(dòng)電場(chǎng)散布，發(fā)作局放。該類型局放散布如圖15所示。局放幅值基本共同，會(huì)集在某幾個(gè)相位。隨著外加電壓的增高，放電幅值堅(jiān)持共同，但頻率添加。

懸浮顆粒局放首要發(fā)作在氣體絕緣的電纜中心接頭或終端頭中，如圖16所示。

局放分析

目前局放分析首要選用相位圖譜（phase resolved partial discharge，PRPD），一些輔佐、新式的方法也在逐漸運(yùn)用。比如局放監(jiān)測(cè)體系，對(duì)設(shè)備停止繼續(xù)性的監(jiān)測(cè)。由于電纜局放檢驗(yàn)普通在運(yùn)轉(zhuǎn)現(xiàn)場(chǎng)，而非實(shí)驗(yàn)室，外界噪聲煩擾較大，需求選用輔佐屏蔽方法。當(dāng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)位于變電站或左近有發(fā)電機(jī)時(shí)，外界電磁煩擾信號(hào)會(huì)疊加到電暈或許沿面放電局放相位圖譜上。構(gòu)成局放識(shí)別艱難。
為了過濾噪音煩擾，硬件上選用中心頻率和檢測(cè)帶寬可調(diào)的組合帶通濾波器，濾除外部煩擾。軟件上選用脈沖波形-時(shí)辰序列檢測(cè)，即記載單個(gè)局放脈沖波形機(jī)器獲取時(shí)辰點(diǎn)（相位），依據(jù)脈沖波形特定參數(shù)，對(duì)脈沖群停止無監(jiān)視的聚類分析，將脈沖群停止快速分類，將具有相似特征的局放脈沖在映射特征空間中緊聚或抱團(tuán)，構(gòu)成簇。然后辨別局放或噪聲煩擾。
總結(jié)

局放監(jiān)測(cè)是目前電纜附件狀況確診最為有力的工具?？梢灾苯訉?duì)運(yùn)轉(zhuǎn)中的電纜停止檢測(cè)確診，評(píng)價(jià)其絕緣狀況，但缺陷是易受外界煩擾，濾波、提取波形較為艱難，綜合來看，局放檢測(cè)辦法仍是目前檢測(cè)電纜最優(yōu)秀的非毀壞性檢測(cè)法。