一、背景介紹

       由于交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電纜具有絕緣性能好、易于制造、安裝方便、供電安全可 靠、有利于美化城市等優(yōu)點(diǎn)，在 60 年代初問世以來的 50 余年中得到了迅速發(fā)展。在中 低壓領(lǐng)域幾乎替代了油浸紙絕緣電纜，并已在高電壓等級(jí)中使用。近十年來，我國城市 電網(wǎng)中大量采用 XLPE 電力電纜輸配電。但是這種電纜的絕緣結(jié)構(gòu)中往往會(huì)由于加工技 術(shù)上的難度或原材料不純而存在氣隙和有害性雜質(zhì)，或者由于工藝原因，在絕緣與半導(dǎo) 電屏蔽層之間存在間隙或半導(dǎo)電體向絕緣層突出，在這些氣隙和雜質(zhì)處極易產(chǎn)生局 部放電（PD），同時(shí)在電力電纜的安裝和運(yùn)行過程當(dāng)中也可能會(huì)產(chǎn)生各種絕緣缺陷導(dǎo)致 局部放電。由于 XLPE 等擠塑型絕緣材料耐放電性較差，在局部放電的長期作用下，絕 緣材料不斷老化最終導(dǎo)致絕緣擊穿，造成嚴(yán)重事故。 

       據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，電力系統(tǒng)中的電力電纜的事故主要發(fā)生在其接頭處，事故原因很 大程度上取決于接頭的施工條件和施工技術(shù)。為了保證電力電纜的安全運(yùn)行，要求在接 頭做好后進(jìn)行耐壓和局部放電的試驗(yàn)。同時(shí)，對已經(jīng)進(jìn)入運(yùn)行的電纜也能經(jīng)常測量其局 部放電以評(píng)估其絕緣狀態(tài)。因此，對電纜接頭進(jìn)行現(xiàn)場局部放電監(jiān)測，對實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng) 的安全運(yùn)行，進(jìn)而對經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定都有重要的意義。 

       公司生產(chǎn)的電纜接頭局放測量系統(tǒng)已應(yīng)用到國內(nèi)多個(gè)供電局，經(jīng)過多年的技術(shù)積累， 我公司已完成對國內(nèi)近百個(gè)不同電壓等級(jí)電纜接頭的帶電檢測。通過對這些數(shù)據(jù)的對比 分析，發(fā)現(xiàn)電纜接頭處的局部放電水平與監(jiān)測的脈沖幅值有密切的聯(lián)系。在此基礎(chǔ)上， 擬對原有的局放測量系統(tǒng)進(jìn)行簡化設(shè)計(jì)，只以接頭處接地線上的脈沖幅值大小以及接地 電流值作為主要監(jiān)測參量，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，從而以較低成本，并有效方便地實(shí)現(xiàn)對電纜 接頭局放水平的在線監(jiān)測。

二、檢測原理 

     當(dāng)電纜線芯中有電流流過時(shí)，將會(huì)使金屬護(hù)套上產(chǎn)生感應(yīng)電勢。在護(hù)套開路時(shí)，這 個(gè)感應(yīng)電勢可能會(huì)很大，有時(shí)不但會(huì)危及人身安全，還會(huì)擊穿金屬護(hù)套的外護(hù)層，尤其 是電纜線路發(fā)生過電壓及短路故障時(shí)，在金屬護(hù)套上會(huì)形成很高的感應(yīng)電壓，使電纜外 護(hù)套絕緣發(fā)生擊穿，故應(yīng)在金屬護(hù)套的一定位置采用特殊的連接方式和接地方式。 當(dāng)護(hù)層兩端都接地時(shí)，就和大地形成一個(gè)通路，從而產(chǎn)生了接地環(huán)流。護(hù)層接地方 式不當(dāng)時(shí)，這個(gè)環(huán)流大小甚至可以達(dá)到線芯電流的 50%或者更高，使得金屬護(hù)層上產(chǎn)生 大量的損耗，影響了電纜的載流量并且使得電纜絕緣加速老化，同時(shí)電纜線路的許多故 障會(huì)表現(xiàn)為金屬護(hù)層接地環(huán)流的變化，比如護(hù)層絕緣損壞引起的多點(diǎn)接地、護(hù)層接地系 統(tǒng)遭到破壞（接地線或者交叉互聯(lián)線被偷盜）等，所以有必要對電纜金屬護(hù)層的環(huán)流進(jìn) 行相關(guān)的分析計(jì)算。而當(dāng)護(hù)層單端接地時(shí)，接地線中將有電容電流流過，因?yàn)榭梢詫?芯電纜線芯和線芯外面的金屬護(hù)套，看作是一個(gè)圓柱形的電容器，使得接地電流成分中 含有電容電流，這個(gè)電容電流在電纜主絕緣狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)也隨之發(fā)生變化。當(dāng)電纜主 絕緣存在水樹時(shí)，由于水樹的整流作用，將會(huì)有直流電流成分通過接地線，而電纜主絕 緣或者接頭處存在缺陷的而產(chǎn)生的局部放電信號(hào)電流也會(huì)流經(jīng)電纜護(hù)層的接地線，這些 不同類型的接地電流成分不僅可以反映電力電纜金屬護(hù)層自身的狀態(tài)，也可以反映主絕 緣的品質(zhì)狀態(tài)（如老化以及缺陷等）引起的局部放電在內(nèi)的多類故障。 電纜內(nèi)部局部放電產(chǎn)生的電流脈沖還可以激發(fā)出電磁波，包括中低頻和 UHF 段 (0.3-1.5GHZ)電磁波，然后根據(jù)接收的信號(hào)來分析局部放電的嚴(yán)重程度及其位置。該方 法特別適合在電纜頭位置處檢測，電纜頭是局放發(fā)生概率最高的位置，且 UHF 信號(hào)更容 易傳出來被檢測到，可定制合適的頻帶來實(shí)現(xiàn)抗干擾的目的，也能對故障實(shí)現(xiàn)定位。 超聲信號(hào)也是伴隨著電纜局放產(chǎn)生的衍生物，通過電纜表面超聲信號(hào)的檢測也能實(shí)杭州頓恒科技有限公司 電纜局放在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)方案 - 4 - 現(xiàn)對局放信號(hào)的檢測。 HFCT 是常規(guī)的電纜脈沖電流局放檢測方法，我們還可以提供脈沖電流法、UHF 和 超聲等多方法同時(shí)檢測方案。多種方法同時(shí)對局放信號(hào)進(jìn)行檢測可以實(shí)現(xiàn)檢測結(jié)果互相 印證，減少單一方法因?yàn)楦蓴_信號(hào)引起的誤報(bào)警。

三、系統(tǒng)構(gòu)成 

典型系統(tǒng)包括： 

? 主站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（軟件平臺(tái)） 

? 前端采集部分 ? 傳感器部分（局部放電傳感器） 

? 電纜本體感應(yīng)取電部分 

? 綜合檢測柜

3.1 局部放電信號(hào)傳感器

     HFCT 局放傳感器由磁芯、羅高夫斯基線圈、濾波和取樣單元以及電磁屏蔽盒組成。 線圈繞在高頻下具有較高導(dǎo)磁率的磁芯上。濾波及取樣單元的設(shè)計(jì)，兼顧測量靈敏度和 信號(hào)響應(yīng)頻帶的要求。為了抑制干擾，提高信噪比，并考慮到防雨、防塵等要求，羅高 夫斯基線圈及濾波采樣單元都安裝在金屬屏蔽盒中。屏蔽殼設(shè)計(jì)有自鎖扣，可通過按壓 開啟，很大地提高了傳感器安裝的便利性和運(yùn)行過程中的安全性。

3.2 局放在線檢測單元 

    電力電纜局放檢測單元是本系統(tǒng)最重要的組成部分，其作用包括：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)和處理。并能驅(qū)動(dòng)光纖局域網(wǎng)或通過 WIFI 以及 4G 等無線通信方式傳輸部分進(jìn)行數(shù) 據(jù)傳輸，同時(shí)負(fù)責(zé)監(jiān)控多組接頭（即 A B C 三相）的局部放電信號(hào)和接地電流信號(hào)，設(shè) 備可以安裝在測點(diǎn)附近端子柜或者自立室外端子箱里。由于環(huán)境比較惡劣，需要外加防 水箱。檢測裝置外殼為不銹鋼材質(zhì)，對高頻和工頻屏蔽較好。由于在室外安裝需要安裝在 防水箱體內(nèi)，防水等級(jí)為 IP68，工作溫度范圍：-45℃至 75℃。 當(dāng)利用局放在線檢測單元對電力電纜進(jìn)行局放檢測時(shí)，可直接就地取電源，保證在 線檢測單元的正常工作；當(dāng)對溝槽內(nèi)的高壓電纜進(jìn)行局放檢測時(shí)，可利用感應(yīng)線圈從供 電電纜獲取電源為檢測單元進(jìn)行供電。