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高压电缆局部放电检测及实例分析

发表时间：2018-10-01T13:06:14.327Z来源：《基层建设》2018年第26期作者：余昌洪

[导读]摘要：在高压电缆运行过程中，电缆故障前会出现局部放电现象，且危害性较大，需要掌握有效的检测方法。

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摘要：在高压电缆运行过程中，电缆故障前会出现局部放电现象，且危害性较大，需要掌握有效的检测方法。本文首先对高压电缆局

部放电特征及危害、高压电缆局部放电检测原理进行分析，在此基础上，结合某220kV工程实例，探讨具体的高压电缆局部放电检测试验，

为今后电力运行和实践提供参考。

关键词：高压电缆；局部放电检测；实例分析

前言

高压电缆由于长时间与空气、水分、土壤等发生接触，电缆绝缘层容易受到腐蚀，出现绝缘老化现象。此时电缆的电容和电阻都已发

生改变，在物理和化学效应下，出现局部放电现象。在高压电缆运行维护过程中，对局部放电故障点进行排查和检测是一项重要工作，而

且具有较高难度，如果选择方法不当，会消耗大量时间，容易导致故障升级。因此，有必要对其具体检测方法进行研究，提高高压电缆局

部放电检测效率和检测结果的准确性。

一、高压电缆局部放电及检测原理

（一）高压电缆局部放电特征及危害

高压电缆局部放电通常是指高压设备绝缘介质处于高电场强度下，受电场作用发生在电极间的未贯穿放电现象。这种放电现象只出现

在绝缘部位，不会马上形成贯穿性的通道，所以被称为局部放电。目前采用的交联聚乙烯（XLPE）电缆，其绝缘层材料属于固态塑料结

构，但制造过程中容易混入金属等杂质，或因内外半导体层的不规则凸起、出现气孔等，导致高压场强不均匀，或是在绝缘中存在电树。

这些原因都可能导致高压电缆出现局部放电现象。从实际情况来看，在电缆制造工艺的快速发展下，其自身质量问题已经得到了有效控

制，因此目前局部放电现象一般出现在交联聚乙烯电缆的中间接头或终端头部位。一般情况下，局部放电产生的能量较小，不会影响电缆

正常运行，但如果局部放电现象长期存在，会对绝缘层造成累积损害，最终导致绝缘层被击穿。而且交联聚乙烯电缆的自身材料化学性质

决定其耐局部放电性较差，会加速绝缘劣化，最终导致绝缘失效，引发故障事故[1]。

（二）高压电缆局部放电检测原理

当高压电缆出现局部放电现象时，耦合电容Ck会对被试电缆Cx进行瞬间充电，从而形成高频脉冲电流波形。产生的高频脉冲电流波形

为纳秒级别，频谱在百兆以上，其电流幅值大小和频度能够反映出电缆局部放电严重程度。可以利用局部放电监测系统，对高压电缆局部

放电信号进行严密监视，捕捉其电压和时间变化趋势，从而掌握电缆的缺陷程度。高压电缆局部放电量能够反映出其局部放电严重程度，

在测试前，首先应校准测试系统。在检测过程中，可以向被试电缆Cx注入一个标准局部放电信号Qo，模拟发生局部放电的过程。注入标准

局部放电信号后，对阻抗的输出信号进行检测，获取局部放电幅值、相位分布、频谱特征等关键信息。在局部放电测试过程中，可参照标

准信息对局部放电量进行计算，从而判断局部放电类型和严重程度[2]。

二、局部放电检测常用方法

在高压电缆敷设工程中，局部放电测试一般与耐压测试同时进行。利用变频谐振装置产生试验电源，将变频柜作为装置核心部件，并

通过晶闸管整流、逆变获取试验所需频率。电源变换过程中引入大量高频脉冲电流成分，但该系统输出的电源不能作为电缆局部放电试验

电源直接施加在被试对象上，而应对试验电源进行预处理，通过设置防晕导线、串联电抗、均压环等，改善试验电源质量。以湛江220kV工

程为例，在进行试验前，首先应对试验参数进行估算。其中，被试设备的电缆电容值每公里为0.25μ，测F量分压器电容为0.03μ，F总电容量

为2.17μ。实验电压F频率计算值为33.43Hz，高压试验电流估算值为81.27A，380V电源电流估算值为600A。由于电缆耐压试验电源为异频电

源，试验电源相位图的工频信号不具有相关性，只有局部放电信号在相位图谱中具有相关性，可利用这一性质排除干扰信号。在实验过程

中，装置自身局放信号主要产生自晶闸管开闭过程，并集中在特定部位，可采用开相位窗法对其进行排除。对于相同电缆缺陷，电压越高

时局放信号也越大，检出灵敏度则更高。

三、高压电缆局部放电检测实例

（一）工程概况

湛江220kV送电线路工程起始于湛江电厂，终止于观桥站220kV进线电缆筒，线路全长12.97公里，其中高压电缆线路长度10.1公里，电

缆型号为FY-