国内外几种电缆局部放电在线检测方法技术分析

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1、国内外几种电缆局部放电在线检测方法技术分析李华春周作春张文新从光北京市电力公司100031[摘要]：本文简要的介绍国内外几种电缆局部放电在线检测方法的原理和特点，并进行了简单的分析比较。结合国内外电缆局部放电在线检测方法研究和应用情况提出当前XLPE电缆局部放电在线监测存在的问题以及在高压XLPE电缆附件局部放电在线检测研究方面今后还需要做的工作。[关键词]：电缆、局部放电、在线检测、分析前言常规XLPE电缆局部放电测量多采用IEC60270法，但是其测量频带较低，通常在几十到几百kHz范围内，易受背景干扰的影响，抗干扰能力差。理论研究表明，XLPE电力电缆局部放电脉冲包

2、含的频谱很宽，最高可达到GHz数量级。因此，选择在信噪比高的频段测量有可能有效地避免干扰的影响。目前国内外已把电缆局部放电测量的焦点转移到高频和超高频测量上。[2][1]。迄今为止，国内外用于XLPE电缆局部放电检测的方法有很多。但由于XLPE电缆局部放电信号微弱，波形复杂多变，极易被背景噪声和外界电磁干扰噪声淹没，所以研究开发电缆局部放电在线检测技术的难度在所有绝缘在线检测技术中是最高的。由于电缆中间接头绝缘结构复杂，影响其绝缘性能的原因很多，发生事故的概率大于电缆本体，同时在电缆中间接头处获取信号比从电缆本体获取信号灵敏度要高且容易实现，因此通常电缆局部放电在线检测方

3、法亦多注重于电缆附件局部放电的检测，或者在重点检测电缆中间接头和终端的同时兼顾两侧电缆局部放电的检测。电缆局部放电在线检测方法中主要的检测方法有差分法耦合法[6、7、8、9][3、4]、方向耦合法、电磁[13、14、15、16][5]、电容分压法[10]、REDI局部放电测量法[18][11、12]、超高频电容法、超高频电感法[17]、超声波检测法等。在众多检测方法中，差分法、方向耦合法、电磁耦合法检测技术目前已成功应用到现场测量中。下面简要的介绍这些方法的原理和特点。1.电缆局部放电在线检测方法中主要的检测方法1.1.差分法（thedifferentialmethod）

4、差分法是日本东京电力公司和日立电缆公司共同开发的一种方法。其基本原理见图1。将两块金属箔通过耦合剂分别贴在275kVXLPE电缆中间接头两侧的金属屏蔽筒上（此类中间接头含有将两端金属屏蔽筒连接隔断的绝缘垫圈），金属箔与金属屏蔽之间构成一个约为1500～2000pF的等效电容。两金属箔之间连接50欧姆的检测阻抗。金属箔与电缆屏蔽筒的等效电容、两段电缆绝缘的等效电容（其电容值基本认为相等）与检测阻抗构成检测回路。当电缆接头一侧存在局部放电，另一侧电缆绝缘的等效电[3]容起耦合电容作用，检测阻抗便耦合到局部放电脉冲信号。耦合到的脉冲信号将输入到频谱分析仪中进行窄带放大并显示信号

5、。研究发现，频谱分析仪中心频率设在10～20MHz时，信噪比最高。差分法的检测回路类似于差动平衡电路，来自导线芯的噪声信号，在检测阻抗上的两端不能产生压降，因而可以很好地抑制噪声。图1差分法检测结构示意图和原理图利用这一检测原理，日本电力公司将其应用于后来敷设的275kVXLPE电缆局部放电在线监测中。该监测系统除了采用差分法原理检测局部放电脉冲信号外，还采取了许多抗干扰措施来提高局部放电的识别技术。其基本原理如图2，在IJ接头安装检测装置（IJ接头与NJ接头的区别在于：IJ接头内有绝缘筒将两侧金属屏蔽断开；NJ接头内没有绝缘筒，两侧的金属屏蔽是连在一起的），并在接头附近

6、设置一个天线来获取背景噪声信号。耦合到的信号先经过选频放大（信号H的中心频率设定在适合检测该IJ中间接头局放信号的频率上，信号L的中心频率设定在适合检测相邻的NJ中间接头局放信号的频率上，信号H和L的中心频率各不相同；而h、l则为天线耦合到的信号经过相应选频放大后的信号）。放大后的信号经调制通过光纤传到监控站，在远端经解调还原回电信号。图中噪声门的作用是：对比差分法装置检测到的信号与天线耦合到的噪声信号，将两者中对应的信号视为噪声信号并给予剔除。持续门的作用是：根据放电脉冲信号出现的频繁程度判断是否为局部放电信号并输出该信号。NJ门的作用是：将两侧噪声门输出的结果中相对应

7、的信号视为局部放电脉冲并输出该信号。若IJ1接头发生局部放电，则信号H将检测到放电脉冲，信号被传输到监控站，并经过噪声门、持续门识别后，输出的信号视为来自IJ1接头的局部放电脉冲，并将数据经A/D转换送到计算机进行记录、监控和模式识别等；若NJ接头发生局部放电，则在相邻的两个检测装置均有脉冲信号输出，两侧信号L经噪声门、NJ门、持续门识别后，输出的信号同样视为来自NJ接头的局部放电信号。因此，无论局部放电发生在IJ1、IJ2接头，还是在NJ接头，该检测系统均可检测并判断出放电位置来。据报道，整套检测系统具有很好的识别效果，准确