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高压电缆屏蔽层局放信号定位检测试验及其应用

发表时间：2020-12-07T06:51:46.412Z来源：《防护工程》2020年25期作者：谢小云

[导读]近年来，高压电缆火灾引发的安全事故时有发生，其中电缆绝缘劣化引发的火灾占比相对较高。电缆通常敷设在沟道中或埋设于地

下深处，长期运行中由于受潮、散热不良或过负荷等原因，极易造成电缆绝缘材料的电气性能和机械性能衰减，随着时间的累积，绝缘层

变脆或断裂，引发火灾事故。目前对于高压电缆状态诊断方法主要有护层电流监测法、温度监测法、局部放电监测法等。

谢小云

云南志晟电力科技有限公司云南昆明650011

摘要：近年来，高压电缆火灾引发的安全事故时有发生，其中电缆绝缘劣化引发的火灾占比相对较高。电缆通常敷设在沟道中或埋设

于地下深处，长期运行中由于受潮、散热不良或过负荷等原因，极易造成电缆绝缘材料的电气性能和机械性能衰减，随着时间的累积，绝

缘层变脆或断裂，引发火灾事故。目前对于高压电缆状态诊断方法主要有护层电流监测法、温度监测法、局部放电监测法等。

关键词：高压电缆；屏蔽层；高频局放检测

引言

电力网络简称电网，它由输电和配电线路，变电站，变压器等其他组件组成。电网可将电力从发电厂输送到工业，商业和住宅消费

者，满足其不断增长的电力需求。现代社会的发展早已离不开电力的支持，没有电力会使得政府、公司以及家庭的生活造成诸多不便，甚

至造成不必要的经济损失。因此，维护电力网络的可靠与稳定能保证社会的正常运转着重要的意义。

高频1局放检测

当电力设备本体或其附件发生局部放电时，通常会在其接地引下线或其他地电位连接线上产生高频脉冲电流信号，通过高频电流传感

器HFCT检测该信号即能实现对电力电缆、避雷器以及其他电容型设备局部放电的带电检测。1套完整的高频局放检测装置由高频电流传感

器、信号处理单元、信号采集单元和数据处理终端组成。对于电力电缆及附件，可以在电缆终端及电缆中间接头接地线、电缆中间接头交

叉互联接地线、电缆本体上安装高频局放传感器。传感器安装时应注意放置方向，保证三相传感器方向一致。经电缆中间接头交叉互联接

地线安装传感器进行高频局放检测的原理接线如图1所示。

对于电力电缆线路，当电缆本体或屏蔽层(含接地系统)上有局放缺陷时，均能在接地线处检测到异常高频信号。产生于本体上的局放缺

陷信号主要沿电缆本体传播，同时会耦合至屏蔽层;产生于屏蔽层上的局放缺陷信号主要沿电缆屏蔽层传播，包括直接接地线及交叉互联接

地线，同时会有信号耦合至电缆本体。无论是产生于电缆本体或屏蔽层的局放缺陷，均能通过比对在屏蔽层(接地线)上检测到的高频信号幅

值大小及波形特征判断其方向和来源，再通过比对本体上测得高频信号幅值大小进一步判断信号是来自于本体还是屏蔽层。本文主要研究

屏蔽层上局放信号的传播规律及判断方法，暂不考虑在电缆本体上的测试和分析。

电缆局2部放电的检测方法

针对电缆绝缘检测的方法主要有：介质损耗因数法，交流、直流叠加法，谐波分量法等。相对于其他方法，电缆的局部放电检测法由

于在局部放电过程中能够产生电、声、磁、光、热等多种物理量，因此检测方式非常灵活，且局部放电现象与电缆绝缘劣化相关。（1）电

磁耦合法。当局放点发生局部放电现象时，电信号沿着电缆路径传播，通过安装于电缆两端的高频电流传感器（HFCT）将局放信号提取，

计算信号到达传感器之间的时差即可得出局放点的位置。该方法操作简单，缺点是容易受到电气干扰的影响。（2）超声法。局部放电发生

时也伴随着声发射现象，通过压电晶片将机械波转化为电能，超声法一般分为电-声，声-声。由于电缆一般都带有屏蔽层，电磁信号只能从

电缆终端或者中间接头泄露出来，所以对于电缆本体位置的局放源定位只能采用声-声测量定位。超声法与电测法相比，超声法完全不受电

气干扰，并且声波的波速远远小于电脉冲的传播速度，在定位上具有绝对优势。缺点是声信号从电缆内部穿透过电缆绝缘层，能量层层递

减，电缆外部的传播距离十分有限，故不适合远距离测量。

电缆高3频局放检测试验平台

电缆线路交叉互联系统3.1

交叉互联是高压单芯电缆线路常见的1种接地形式，其将线路分成长度相等的3段(或3的倍数段)，每段电缆间用绝缘接头连接，接头处

三相屏蔽用同轴电缆经交叉互联箱进行换位连接，而两端的屏蔽层则直接接地。常见的交叉互联箱如图2所示。采用这种接地方式可有效减

少电缆屏蔽层因环流产生的损耗并限制屏蔽层中的感应电压幅值。

幅值分析3.3

将信号发生器安装于左侧(1)