电力电缆局部放电特征分析及运维检修策略

发布时间：2023-04-19T08:18:39.332Z 来源：《科技潮》2023年4期 作者： 姜敬元

[导读] 在目前的电力电网系统当中，使用的电缆材料多为交联聚乙烯绝缘材料，出于该技术工艺特性和技术水平的影响，材料内部难免会出现气泡。而这些泡的存在，则是导致电缆出现局部放电问题的根本所在。国网沭阳县供电公司 江苏省沭阳县 223600

摘要：局部放电是导致电力电缆绝缘老化、降低电缆绝缘性能的主要原因之一，它与绝缘内部的缺陷密切相关。本文将在分析电力电缆局部放电特征的基础上，概述了电力电缆局部放电类型以及检测方法，并提出几点运维检修策略，以供参阅。 关键词：电力电缆；局部放电；特征；运维；检修；策略

1电力电缆局部放电特征分析

在目前的电力电网系统当中，使用的电缆材料多为交联聚乙烯绝缘材料，出于该技术工艺特性和技术水平的影响，材料内部难免会出现气泡。而这些泡的存在，则是导致电缆出现局部放电问题的根本所在。具体来讲，当交联聚乙烯绝缘电缆中存在气泡，或者局部含有其他杂质，会导致该区域的击穿场强与平均击穿场强出现较大差异。当电缆通电时，击穿场强的区域则会发生放电的现象。在规模较大的电力系统中，这种放电现象会被放大，引发区域性放电。从概念角度来讲，局部放电也就是没有贯穿施加电压导体之间的放电现象。电力电缆的局部放电现象有3个主要的特征：（1）发生在绝缘体内部：（2）在放电过程中会产生强烈的脉冲电流：（3）在表面产生局部电晕放电的现象。

2电力电缆局部放电类型 2.1悬浮局部放电

悬浮局部放电是因为电力电缆导体或者附件内部存在自由悬浮金属颗粒，由于结构上的原因，随着外界电场的增强导致悬浮金属颗粒失去接地，对地产生高电位，从而引起局部放电现象。这种放电一般出现在调压绕组、起固定作用的金属螺栓以及高压套管接触不紧密之中。

2.2内部气隙局部放电

内部气隙局部放电也可以叫做气泡放电或者气隙放电，经常出现在电力电缆绝缘层介质里面或者介质层与缆芯交界面的气泡之中，这些微小气泡所承受的电场强度高于电缆绝缘层介质的电场强度，并且微小气泡外加的电场强度比最小击穿场强高的时候，就会出现局部放电，这种放电被叫做内部气隙局部放电。该局部放电与所承受的外加电场强度息息相关，绝大多数出现在绝缘层内部电场强度低的部位，同时也受绝缘材料耐压性能以及场强分布的影响。 2.3尖刺局部放电

尖刺局部放电是由于电力电缆内部出现细小毛刺或者尖端突出等因素引起的，随着外部场强的增加，尖端附近的电场积聚在一起，这种极不均匀电场导致尖刺局部放电的发生，随着时间的增加，电力电缆的绝缘会被击穿。在开始阶段，尖刺局部放电在尖刺的尖端部位发生，绝缘层以及导体交界面之间的缝隙没有被击穿，所以这类局部放电易于在这种曲率半径小的尖刺或者曲率大的尖刺顶部积聚电荷。在电力电缆长时间运行时，电荷积聚增多，场强变强，因此在这些尖刺部位更加容易出现尖刺局部放电，一般在负半周期，然而在电场强度足够大的情况下，才会在正半周期产生放电信号，并且这种放电不止产生电信号，还会伴有声、光、热等物理现象或者化学现象一同发生。

2.4沿面局部放电

沿面局部放电经常发生在橡胶和环氧树脂分界面之间，当二者之间接触有缝隙的时候，该分界面承受的电场强度高于其最小击穿电场时，沿着绝缘介质表面发生局部放电，这种放电常常发生在隔离开关、套管、电缆等电气设备的外表面。正常情况下，沿面放电的起始放电电压比内部气隙放电电压低很多，并且绝缘体表层的光滑程度、周围环境的污秽多少和气候条件对其起始放电电压有重要影响。 3电力电缆局部放电检测方法 3.1超声法

顾名思义，超声法是通过超声波原理，利用超生传感器对电缆进行检测，通过对超声波传输状态的变化情况的检测，识别其中存在异常的部位，进而识别局部放电现象。这种方法通常是使用压电晶体传感器进行检测，检测的重点部位是电缆各接头位置。当电力电缆局部位置发生放电现象时，会产生一种频带较宽的声音信号，而超声传感器可以对这种声音进行识别和捕捉，将其转化为电量。同时，超声传

感器外端的分离放大器将这种声音信号放大。此后，这种被放大的信号会经过光电转化模块，再由模块内部的光纤将信号传输至数据信息采集卡之中，最后由与之相连的工控机以波形数据的形式显示出来。采用超声检测法可以有效避免外部环境对检测工作的影响，具有精准度高、效率高等特点。由于超声波波速较小，技术人员可以借此实现精准的故障定位。但是，在实际使用当中，技术人员也发现了超声波检测法存在一定的问题。具体来讲，在特定情况下，超声信号的产生比较有限，并且信号强度不高，在实际检测中可能会面临信号采集、转化清晰度不高的问题。同时，多数电力电缆外部有较厚的绝缘层，而绝缘层本身会吸收部分的超声波，导致高频超声波在传输过程中出现衰减的现象，进而导致最终反映的数据和实际情况有较大差异。针对这些问题，目前我国相关技术人员对超声波仪器的强度和性能进行了优化，在部分情况下可以发挥出不错的作用。 3.2特高频法

特高频法主要是利用电力电缆局部放电时产生的电磁波信号原理，通过对该信号的识别采集进行检测的技术。技术人员通过对电力电缆局部位置电磁波信号的检测，可以实现针对电网系统的在线检测，并且可以实现精准定位。在电力电缆局部放电时，会产生一些放电干扰，这是传统检测法检测时比较常见的干扰因素。而特高频法可以很好的规避放电干扰，提高检测的精准性。在实际实施当中，对超高频传感器的安装要注意尽量靠近电缆疑似故障点，可以有效避免信号过度衰减，在电缆接头位置检测方面有重要的作用。在具体采用特高频检测技术时，传感器的安装按照位置的不同划分为内置式和外置式。前者主要是以电容耦合传感器比较常见，具有尺寸小、灵敏度高的优点，但是由于其结构相对复杂，对技术人员专业水平要求较高；后者的抗干扰能力较强，同时具有安装简便高效的优点，不过也存在检测灵敏度不高的缺点。

4电力电缆运维与检修策略

电力电缆运维与检修策略主要可以分为以下几点：（1）定期对直流电缆的中间接头进行局部放电检测，通过对电缆接头进行连续、实时的检测，根据局部放电的连续变化趋势，以设备当前的实际工作状况为依据，对设备进行纵向（历史和现状）、横向（同类设备的运行状况）的比较分析，以识别故障的早期征兆，对故障部位严重程度及发展趋势做出判断，进行电缆运行状态评估和预测。（2）有缺陷的电缆线路在升压过程中易诱发局部放电信号，待电压平稳后，局部放电信号趋少，但在临近击穿时局部放电频次增多。为此，建议在交接试验升压过程中进行局部放电检测，一旦在升压过程中发现局部放电信号就将此电缆列为重点监测对象，实行进一步的重点监测，或直接更换。（3）直流电缆发生局部放电的过程存在放电起始期、空隙期、发展期，因此在高压电缆运行时对电缆接头进行局部放电检测，一旦捕捉到该高压电缆存在零星局部放电信号，就应将该电缆列为重点监测对象，进行进一步的检测与确认。 5结束语

在如今电力产业及电网规模不断扩大的大环境下，电网系统的稳定、安全，将直接影响人们用电体验，同时也与生产安全息息相关。电力电缆局部放电现象，是对电缆工艺及安装质量的反映，存在一定的安全隐 患，因此需要加强对其局部放电特征的分析，并通过运维检修策略，为维持电网系统稳定安全运行打下可靠的基础。

参考文献：

[1]赵法强，肖艳霞，陆林.XLPE电缆中间接头局部放电特征气体及光特性检测技术研究[J].广东电力，2019，32（12）：130-136. [2]许旦旦，何成文，侍海欢，等.高压电缆附件局部放电超高频检测技术研究[J].中国科技投资，2018，（36）：65-65.