（内蒙古电力（集团）有限责任公司乌兰察布电业局兴和供电分局 内蒙古兴和 013650）
摘要：电力电缆在电力系统中应用越来越广泛，实现电缆的安全、可靠和经济运行对保证电力系统的安全性和经济性具有十分重要的意义。电缆供电不仅是城市电网发展的方向，也是许多工矿企业及重要部门的供电方式之一。随着电缆线路的增多，电缆故障对供电可靠性的影响日益增大，当电缆线路发生故障后，快速，准确的定位故障位置，为修复赢得时间，保障供电的安全可靠。所有加大对电力电缆故障检测方法的研究对于保障社会生活，生产都有着重要意义。电力电缆在电力系统中应用越来越广泛，实现电缆的安全、可靠和经济运行对保证电力系统的安全性和经济性具有十分重要的意义。在电缆运行过程中，电缆线路发生电气故障前都会引起电缆或附件局部温度的上升，从而导致绝缘进一步破坏直至击穿。本文则对电力电缆在线监测系统展开研究与设计，首先对电力电缆监测系统的研究意义和本文选题背景进行分析，并充分结合国内外此课题的研究现状进行综述，本文研究内容简单介绍；接着对电力电缆监测相关理论进行概述。
关键词：电缆；带电监测；电缆故障
一、电力电缆的放电现象及其发生的原理
1.电力电缆的放电现象
电力电缆的放电现象主要是指：若外部施加的电压能在电气设备中产生一种能够让绝缘设备产生放电现象，但绝缘设备的放电现象又没有产生一个固定的放电通道，其中高压电缆存在的绝缘劣化现象一般就是这个原因。电缆的局部放电量主要是由电力电缆的绝缘性质决定的，然而电力电缆的局部放电量有决定着电力电缆是否能够无缺陷的、安全的输送和供应电力资源。
目前，电力电缆的局部放电现象主要有三种，分别是电缆的表面放电现象、电缆的内部放电现象及常见的尖端放电现象。
电力电缆的局部放电原理是当电力电缆的绝缘本体存在问题，或者电力电缆的接头存在杂质物、半导体电极表面的不平以及有微孔现象等原因，会使电力电缆局部产生放电现象。同时，也会发生脉冲电流信号，但因为电力电缆的电气设备中绝缘介质存在不同的属性，会使其脉冲电流信号产生的频率也不相同。
通常来说，引起电力电缆局部放电现象的其他因素有热效应产生脱层，或径向处的不对称，半导体均压层时对绝缘部分产生损伤等等原因。
二、电力电缆局部放电、带电检测
至今为止，对电力电缆的局部放电现象检测最被人们认可的方法是对电缆的绝缘性诊断，同样的，对电力电缆局部带电性的检测也是对电缆的绝缘性诊断。目前由于电缆事故的频频发生，我国对电力电缆的局部放电及带电进行了大量的实验研究，也取得了相应的研究成果，例如当电力电缆局部发生放电现象时会产生单极性的脉冲，它的上升时间比较短，脉冲的其相对较窄，它会向两边的位置传播，其中在传播的过程中会不断的向外散射，相应的电力也会降低。
三、电力电缆带电检测的多种方法
电力电缆带电检测的方法有很多种，其中在电力工程中最常用的几种方法是地电波方法、无线电检测法、声波法、超高频法以及发声射检测法等等。下面将一一介绍这几种方法。
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1、电力电缆带电检测的地电波方法
我们已知一些高压设备的局部会辐射出电磁波，例如我们常用的发声开关柜等等，利用电磁感应原理，当电磁波在空间传播遇到金属的柜体时，在柜体内表面会感应出幅值大小、频率等参数与局部放电电磁波相关的脉冲电流。由于实际的柜体不是完全密封的，柜体屏蔽层通常在绝缘部位、垫圈连接处、电缆绝缘终端等部位出现缝隙，柜体内表面感应的脉冲电流会从缝隙处传出，然后沿着金属柜体外表面传到大地，这样就形成了一个个暂态对地电压。若在设备的金属外箱壳上放置一个电容性探测器，即可实现局部放电的检测。
2、电力电缆带电检测的无线电检测法
试验结果表明：局部放电所辐射的电磁波的频谱特性与局部放电源的几何形状以及放电间隙的绝缘强度有关。无线电检测法常采用无线电电压干扰仪来检测，使用2个或2个以上的高频传感器，能够较好地对局部放电源进行定位，适用于在线检测。
3、电力电缆高频脉冲电流法
脉冲电流法是研究最早、应用最广泛的一种检测方法。由于该方法测量信号频带较低，通常在几十到几十万赫兹范围内，易受背景干扰的影响，且该方法需要接高压试验电源，不便于电缆局部放电在线或带电检测。高频电流法采用高频电容传感器，将高频电容传感器传感器卡在运行电缆接地线上采集局部放电信号。安装方便，信号带宽可根据检测需要调整，可用于电缆局部放电的在线监测，北京电力公司在奥运保供电的应用中取得一些成果。但高频电容传感器仅适用于电缆外屏蔽层有接地线的情况，对于有完全屏蔽的电缆，高频电容传感器套在电缆本体外，难以检测到局部放电信号。
4、超声波和声发射检测方法
局部放电的发生伴随着噪声的产生，超声检测法用固定在电气设备金属外壳上的超声传感器（通常采用压电传感器）接收到设备内部局部放电产生的超声波，由此来检测局部放电的大小及位置。局部放电的声学检测方法受电气干扰小，主要用于定性地判断局部放电信号的有无，以及结合电脉冲信号或直接利用超声信号对局部放电源进行物理定位。由于目前还不能确定超声信号的强弱与绝缘劣化的定量关系，因而超声检测法在设备局部放电的带电检测和在线监测中，只是辅助测量手段。
四、电缆局部放电定位法
在检测对电力电缆局部放电时，如果能对局部放电源进行定位，那么局部放电活动测量的实效性就会大大提高。现在应用较多的局放源定位方法是时域反射法。该方法的一般做法是在电缆的一端架设脉冲检测装置，利用局放脉冲在电缆中传播的反射原理，检测同一个脉冲在电缆中来回传播的情况和时间差，通过脉冲辨识的方法确定局放源的位置。在电缆近端架设局放信号耦合装置，可通过脉冲电流法的检测阻抗，或者高频电流传感器等措施检测得到放电脉冲信号。当电缆线路中某个绝缘缺陷点发生放电时，产生的局放脉冲形成两个幅值相等的信号，在电缆线路内分别沿着相反的方向传播。再通过分析两个信号到达时间的时延差，并结合电缆中脉冲的传播速度等参数，可以估计出局放脉冲发生的位置。同样，在电力电缆的带电检测中，传感器上也能检测到类似的脉冲群信号，通过脉冲群信号的方向可以判断局放源的具体位置。
结语
随着电网的不断扩大，电力电缆局部放电带电的检测越发重要，而其在现场电力电缆的施工过程中的地位也日益显现，不仅对电力电缆的运行质量有着一定的警示作用，更为电网的高效、可靠以及稳定运行提供可靠的参考依据。就目前而言，电力电缆局部放电带电检测是目前公认的最有效的检测方式，不仅具有较高的灵敏度，同时其预警时间也比较长。但是，就目前的现状看，电力电缆局部放电带电还只是一个微弱的信号，因此容易受到大量的信息干扰，使得电力电缆局部放电带电的检测具有一定的难度。为此，在未来的样九中，还需要针对电力电缆局部放电带电在测试中的干扰因素进行深入的研究，以减少干扰信息对检测结果造成的影响。因此，针对电力电缆局部放电带电的研究还需要不断深入、全面的研究。
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论文作者:曹军
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/27
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