下载文档原格式
电缆线路局部放电缺陷检测典型案例（第一版）案例1：高频局放检测发现10kV电缆终端局部放电（1）案例经过2010年5月6日，利用大尺径钳形高频电流传感器配Techimp公司PDchenk 局放仪，在某分界小室内的10kV电缆终端进行了普测，发现1-1路电缆终端存在局部放电信号，随后对不同检测位置所得结果进行对比分析，初步判断不同位置所得信号属于同一处放电产生的局放信号，判断为电缆终端存在局放信号。
2010年6月1日通过与相关部门协调对其电缆终端进行更换，更换后复测异常局放信号消失。
更换下来的电缆终端经解体分析发现其制作工艺不良，是造成局放的主要原因。
（2）检测分析方法测试系统主机和软件采用局放在线检测系统，采用电磁耦合方法作为大尺径高频传感器的后台。
信号采集单元主要有高频检测通道、同步输入及通信接口。
高频检测通道共有3个，同时接收三相接地线或交叉互联线上采集的局部放电信号，采样频率为100 MHz，带宽为16 kHz~30 MHz，满足局部放电测试要求。
同步输入端口接收从电缆本体上采集的参考相位信号，通过光纤、光电转换器与电脑的RS232串口通信，将主机中的数据传送至电脑中，从而对信号进行分离、分类及放电模式识别。
利用局部放电测试系统，在实验电缆中心导体处注入图1-1的脉冲信号，此传感器可直接套在电缆屏蔽层外提取泄漏出来的电磁波信号，在电缆中心导体处注入脉冲信号，耦合到的信号如图1-2所示。
图1-1 输入5 ns脉冲信号图1-2输入5 ns脉冲信号响应信号将传感器放置不同距离时耦合的脉冲信号如图1-3所示。
距电缆终端不同距离耦合的脉冲信号随其距离的增长而减小（见图1-4），这样就可以判断放电是来自开关柜内还是线路侧。
a）距电缆终端0.1 m b）距电缆终端1.5 m图1-3 局部放电系统的耦合信号图1-4 不同位置耦合的脉冲信号2010年5月6日，在某分界小室内的10kV电缆终端进行了普测，在距离1-1路进线电缆0.5 m和1.0 m处分别发现局放信号，测试结果如图1-5及图1-6所示。
高压电缆局部放电检测及实例分析摘要：在高压电缆运行过程中，电缆故障前会出现局部放电现象，且危害性较大，需要掌握有效的检测方法。
本文首先对高压电缆局部放电特征及危害、高压电缆局部放电检测原理进行分析，在此基础上，结合某220kV工程实例，探讨具体的高压电缆局部放电检测试验，为今后电力运行和实践提供参考。
关键词：高压电缆；局部放电检测；实例分析前言高压电缆由于长时间与空气、水分、土壤等发生接触，电缆绝缘层容易受到腐蚀，出现绝缘老化现象。
此时电缆的电容和电阻都已发生改变，在物理和化学效应下，出现局部放电现象。
在高压电缆运行维护过程中，对局部放电故障点进行排查和检测是一项重要工作，而且具有较高难度，如果选择方法不当，会消耗大量时间，容易导致故障升级。
因此，有必要对其具体检测方法进行研究，提高高压电缆局部放电检测效率和检测结果的准确性。
一、高压电缆局部放电及检测原理（一）高压电缆局部放电特征及危害高压电缆局部放电通常是指高压设备绝缘介质处于高电场强度下，受电场作用发生在电极间的未贯穿放电现象。
这种放电现象只出现在绝缘部位，不会马上形成贯穿性的通道，所以被称为局部放电。
目前采用的交联聚乙烯（XLPE）电缆，其绝缘层材料属于固态塑料结构，但制造过程中容易混入金属等杂质，或因内外半导体层的不规则凸起、出现气孔等，导致高压场强不均匀，或是在绝缘中存在电树。
这些原因都可能导致高压电缆出现局部放电现象。
从实际情况来看，在电缆制造工艺的快速发展下，其自身质量问题已经得到了有效控制，因此目前局部放电现象一般出现在交联聚乙烯电缆的中间接头或终端头部位。
一般情况下，局部放电产生的能量较小，不会影响电缆正常运行，但如果局部放电现象长期存在，会对绝缘层造成累积损害，最终导致绝缘层被击穿。
而且交联聚乙烯电缆的自身材料化学性质决定其耐局部放电性较差，会加速绝缘劣化，最终导致绝缘失效，引发故障事故[1]。
（二）高压电缆局部放电检测原理当高压电缆出现局部放电现象时，耦合电容Ck会对被试电缆Cx进行瞬间充电，从而形成高频脉冲电流波形。
电缆线路局部放电缺陷检测典型案例（第一版）案例1：高频局放检测发现10kV电缆终端局部放电（1）案例经过2010年5月6日，利用大尺径钳形高频电流传感器配Techimp公司PDchenk 局放仪，在某分界小室内的10kV电缆终端进行了普测，发现1-1路电缆终端存在局部放电信号，随后对不同检测位置所得结果进行对比分析，初步判断不同位置所得信号属于同一处放电产生的局放信号，判断为电缆终端存在局放信号。
2010年6月1日通过与相关部门协调对其电缆终端进行更换，更换后复测异常局放信号消失。
更换下来的电缆终端经解体分析发现其制作工艺不良，是造成局放的主要原因。
（2）检测分析方法测试系统主机和软件采用局放在线检测系统，采用电磁耦合方法作为大尺径高频传感器的后台。
信号采集单元主要有高频检测通道、同步输入及通信接口。
高频检测通道共有3个，同时接收三相接地线或交叉互联线上采集的局部放电信号，采样频率为100 MHz，带宽为16 kHz~30 MHz，满足局部放电测试要求。
同步输入端口接收从电缆本体上采集的参考相位信号，通过光纤、光电转换器与电脑的RS232串口通信，将主机中的数据传送至电脑中，从而对信号进行分离、分类及放电模式识别。
利用局部放电测试系统，在实验电缆中心导体处注入图1-1的脉冲信号，此传感器可直接套在电缆屏蔽层外提取泄漏出来的电磁波信号，在电缆中心导体处注入脉冲信号，耦合到的信号如图1-2所示。
图1-1 输入5 ns脉冲信号图1-2输入5 ns脉冲信号响应信号将传感器放置不同距离时耦合的脉冲信号如图1-3所示。
距电缆终端不同距离耦合的脉冲信号随其距离的增长而减小（见图1-4），这样就可以判断放电是来自开关柜内还是线路侧。
a）距电缆终端0.1 m b）距电缆终端1.5 m图1-3 局部放电系统的耦合信号图1-4 不同位置耦合的脉冲信号2010年5月6日，在某分界小室内的10kV电缆终端进行了普测，在距离1-1路进线电缆0.5 m和1.0 m处分别发现局放信号，测试结果如图1-5及图1-6所示。
10KV开关柜局部放电检测案例汇编前言：10kV开关柜内部局部放电的种类很多，主要分为内部放电和表面放电两种，目前主要采用的非介入方式、带电检测的方法主要为超声波检测和暂态地电压（TEV）两种检测方式，对于一些放电，我们可以同时侦测到超声波信号和TEV信号，而另一些放电情况我们只能检测到两种信号中的一种，因此在实际使用中，我们应该以这两种检测方式互为补充，才能够更好的检测到所有的局部放电情况。
暂态地电压检测原理：局部放电暂态地电压（Transient Earth Voltages）技术是局部放电检测的一种新方法，近年来在国内外得到了较快发展，并在电力设备如GIS、同步电机、变压器、电缆等的检测中得到了应用。
暂态地电压（Transient Earth Voltages）具有外界干扰信号少的特点，因而检测系统受外界干扰影响小，可以极大的提高电气设备局部放电检测，特别是在线检测的可靠性和灵敏度。
用于高压开关柜在线监测有明显的优点，因此这一测量技术发展很快，已在英国和法国的几个400kV变电站中取得经验。
德国一些大学对此技术很感兴趣，经过多年的努力，英国EA公司已经收集了一万多条涵盖所有不同型号的高压设备的暂态地电压（TEV）的数据库，对柜体内器件（如CT、PT）、母线连接处、支持绝缘子表面及开断装置进行了试验验证。
到目前为止，该技术已经在世界多国应用，各国的研究均表明，暂态地电压（Transient Earth Voltages）的在线监测有很好的前景。
对于国内，早期对高压开关柜可靠性的重视度不够，此技术在国内发展较慢，但由于该技术越来越多的得到国内认可，北京、上海、广州等大城市已经开始应用，并且取得了良好的效果。
当高压电气设备发生局部放电时, 放电电量先聚集在与放电点相邻的接地金属部分, 形成电流脉冲并向各个方向传播。
对于内部放电, 放电电量聚集在接地屏蔽的内表面, 因此, 如果屏蔽层是连续时无法在外部检测到放电信号。
电力电缆局部放电在线监测技术的研究与应用发布时间：2021-09-03T15:37:41.100Z 来源：《科学与技术》2021年4月第11期作者：田发英卢峥嵘[导读] 电缆投入运行后，会受到电、热、机械和化学的作用逐渐老化。
在制造中和施工中存在的微小缺陷，田发英卢峥嵘国网新疆电力有限公司检修公司新疆乌鲁木齐 830001摘要：电缆投入运行后，会受到电、热、机械和化学的作用逐渐老化。
在制造中和施工中存在的微小缺陷，也会随着运行时间逐渐发展和恶化。
火电厂内一般主变进线、启备变进线、联络变压器出线以及重要辅机均采用高压电缆，电缆一旦发生故障将导致严重后果。
如重要辅机电缆故障将造成辅机停机，启备变进线电缆出现故障将会造成机组在失去备用电源下运行的情况，主变进线电缆故障会直接导致机组非计划停运。
同时由于电缆处于电缆沟、甚至是直埋于地下，一旦出现问题查找和处理都会相当困难。
同时由于电缆的订货和更换都需较长时间，需根据长度进行订货，订货和生产周期都很长，很难在短时间内进行修复。
关键词：电力电缆；局部放电；在线监测技术；研究与应用引言随着电气设备功率的不断增大，高压已经成为电气设备的标准电压。
与低压设备不同，高压设备在运行过程中，高压电场会对空气中的粉尘进行放电，在此过程中极易发生短路、跳闸等电路安全事故。
为了保证高压电气的安全，需要对其进行实时监测。
为了适应高压监测环境，普遍采用高频信号作为监测信号，因此如何准确识别高频信号成为监测精度的关键。
现有监测方法对高频窄带信号的灵敏度较差，导致整体识别准确度降低，难以更好地应对实际监测过程。
为此，提出新的高压电气设备局部放电过程超高频信号监测方法，并通过实验数据证明了所提方法的有效性。
1电力电缆局部放电在线监测现状在计算机广泛应用之前，对于局部放电信号的评估多数基于放电脉冲特征分析、统计方法以及专家评估[22-23]，评估结果带有明显的主观因素。
在设备现场运行中，由于运行工况复杂、噪声环境干扰以及机械结构的阻挡使得放电信号存在阻挡和衰减。
54 EPEM 2021.1电网运维Grid Operation基于耦合电磁波法的电缆终端局放检测实例国网上海市电力公司 杨天宇 纪 航 张圣甫 龚黎翔摘要：针对上海电网某110kV电缆终端，利用新型的天线耦合电磁波法进行局部放电检测，对该电缆终端进行停电检修，验证了局放检测分析结果。
关键词：电缆终端；局部放电；耦合电磁波法；电力电缆近年大中城市的电缆化率逐步提高。
交联聚乙烯电缆凭借良好的绝缘和机械性能，以及耐热和耐腐蚀的特性已经得到了广泛的应用。
交联聚乙烯电缆制造工艺不断发展进步，电缆本体的故障率已逐年降低，但电缆接头和终端由于结构较为复杂，安装工艺控制困难，电缆经长时间运行在这些部位容易发生故障[1]。
局部放电检测技术检测电缆内部微小绝缘缺陷的局部放电现象，通过检测局放波形、放电量、频率等，能在不停电的情况下判断电缆的绝缘状态，及时发现缺陷，避免缺陷继续发展，引起跳闸停电事故[2]。
目前常用电缆局部放电检测方法有：高频电流传感器法（HFCT）、超高频法（UHF）、超声波法和电容耦合法等[3-5]。
现有的电缆局放检测方法还存在着检测位置较为单一，传感器容易非线性饱和，局放信号分离提取不便，接线较为复杂等缺点。
本文针对上海电网某110kV 电缆终端，利用新型的耦合电磁波法进行局部放电检测，发现A、B、C 三相电缆终端均存在异常信号。
对每相的异常引号进行信号分离并判断了放电类型。
对该电缆终端进行停电检修，发现A、B 相终端屏蔽帽处存在螺丝突出，检查户外终端尾管部位，发现三相户外终端底部的接地处理存在焊接缺陷，验证了局放检测分析结果。
1 耦合电磁波法天线传感器本次110kV 电缆终端局放检测使用一种基于耦合电磁波法的新型局放带电检测设备，集成了新型的耦合电磁波传感器和高性能信号处理系统，采样频率可以达到200M/s，同时采样带宽可以达到100MHz。
由于电场耦合电磁波天线传感器和无线连接技术（WiFi）的使用，以及系统高度的集成性，避免了传统测试方法中信号传输线的使用，提高了测试的便利性。
设备类型：电缆终端案例01
案例名称：超声检测电缆终端放电
单位名称：上海市电力公司市东电缆公司
1、装置厂家：北京国电迪扬电气设备有限公司
名称和型号：电缆终端局放超声测试仪 APDA/APD6
技术原理：
局部放电是指发生在电极之间但并未贯穿电极的微弱放电。
局部放电会产生超声波信号。
这个声波从内部放电点通过绝缘层向外表面传播。
由于从外表面到空气的耦合很弱，即声波能量的衰减严重，用一根玻璃纤维探测杆传导声波信号，探测杆头部接触电缆终端绝缘外部，末端接触声发射传感器。
探测杆有足够的绝缘强度，既可将声信号真实地传导过来，又可保证操作人员与带电设备有足够的安全距离，便于在现场的带电检测中推广。
技术指标参数：
测量灵敏度：5-50PC
仪器有两种操作模式：连续式和相位式
连续式模式下给出：
◆一个电源周期的信号有效值
◆一个电源周期的信号峰值
◆ 50Hz的频率相关性
◆ 100Hz的频率相关性
相位式模式给出：
◆局放发生的相位
采用超声传感器，通过玻璃纤维将放电的声音信号传到传感器
尺寸：250*150*310mm，
重量：20kg（含运输箱和附件）
装置图片：
2、案例经过
利用超声检测仪和红外热成像仪器，对市东电缆公司所属110kV和220kV 敞开式设备的变电站室内35kV电缆终端进行了普测；另外还检测了部分10kV 线路电缆终端。
所检测的电缆基本上都是XLPE电缆，电缆终端主要为冷缩型、预制型，个别为热缩型。
合计161组（每组含3相）。
普测共查出4组、含9相电缆终端存在局放缺陷，将这些缺陷相电缆终端截取数米，在实验室进行了试验：
（1）模拟现场工况，施加运行电压，用局放超声检测仪、红外热成像仪检测缺陷。
（2）局放试验。
采用常规局放试验方法，施加电压为交流1.5倍运行电压，即30kV，频率为50Hz。
试验后进行了解剖以寻求故障成因。
3、检测技术和分析评价方法
Ø东水3852预制型终端B相
在实验室和现场用局放检测仪均发现局放缺陷。
红外热成像未发现异常。
预制电缆终端的剥切尺寸要求
标尺要求外半导体层应留20mm，而这个终端的半导体层明显超过了要求，而且，主绝缘的截留长度超出标尺要求20mm。
导致预制件不能和半导体台阶紧密地配合。
由于半导体层过长，预制件不能压紧台阶，预制件和台阶之间存在空隙。
Ø思凌3701A相
变电站现场超声测量结果符合局放的特征。
在电缆终端的红外图像看到，局放信号最强的部位，温度也较高。
左图来自现场，最热点是25.8℃，其它部位温度是22.6℃。
右图来自实验室，最热点是23℃，背景是17.4℃。
剥去冷缩绝缘套管，发现半导体层切割得不齐，有3个突出的尖角；在半导体层上还发现有刀痕，会导致电场强度集中；剥切半导体层时，在主绝缘上留下了较深的刀印，且未进行合适的处理。
Ø思凌3711B相
现场超声测量结果符合局放的特征；红外热成像未发现过热点。
解剖：剥切半导体层时，在主绝缘上留下了较深的刀印，且未按规范进行玻璃片刮削，刀印里存在气隙；主绝缘表面没有用砂纸打磨处理过，主绝缘上会残留半导体微粒。
Ø思耀3704
杨思站思耀3704A相电缆，采用超声检测仪未发现局放特征。
施加1.5倍运行电压，进行常规局放试验，结果为局放量<10pC。
红外热成像发现接地线处有过热现象。
解剖：电缆终端制作工艺上未发现明显问题，但固定接地线的恒力弹簧，由于长期运行，弹性降低，接触面电阻变大，弹簧发热、发黑，导致电缆终端的这个部位温度过高。
4、经验体会
对缺陷电缆终端，在实验室进行了超声波带电检测、红外成像检测，并解剖了缺陷电缆终端，结果证明：
（1）超声波检测方法，对电缆终端的不良工艺引起的局放缺陷有较高的灵敏度。
（2）红外热成像不能准确检测局放缺陷，适用于检测各种原因引起的过热缺陷。
在电缆终端缺陷检测中，红外热成像和超声检测可以互为补充。
缺陷描述1
在电缆主绝缘层外部放置一截指型塑料带（长5厘米，宽2.1厘米，厚0.8毫米），110kV中间头叠加了2片这样的填充物，35kV放置了一片。
模拟气隙缺陷，并分别对其进行加压测试。
图6、指型塑料填充物模拟气隙缺陷
缺陷描述2
拇指盖大小的金属网丝放置于电缆中间接头处，距两根电缆的接头处10厘米，距外侧17.5厘米；如图7所示。
图7、在主绝缘层放置金属网
测试结果
对预设缺陷1的110kV电缆头施加电压，分别对加压至40kV、60kV、68kV、75kV、80kV和90kV的信号进行测试。
加压过程中，在40kV左右，局放量达到400pC，之后局放量开始下降，5分钟后保持在60 pC左右。
随着电压的上升局放量有所增加，在60kV至80kV间局放量都稳定在200pC左右。
超声测试在局放产生之初即有响应，随着电压的升高，信号峰值略有增加，频率成分2（100Hz 相关性）比频率成分1（50Hz）大。
其相位相关性和持续模式图谱如下，如8和图9所示。
图8为指型塑料填充物模拟气隙缺陷相位模式测试图谱
图9为指型塑料填充物模拟气隙缺陷持续模式测试图谱
对预设缺陷2的110kV电缆中间头，当电压升至20kV时局放为60pC，超声信号水平较背景已有明显增长。
峰值达0.5mV；加压至30和40kV时，局放量在60pC-90pC，超声信号峰值在0.5mV-1mV。
电压升至56kV,局放量达700pC-1000pC,而此时超声信号峰值达5mV-10mV, 瞬时可达15mV，如图10所示。
图10为主绝缘层放置金属网连续模式图谱
35kV测试程序与110kV电缆头类似，分别加压至30kV、40kV、44kV、48kV、
50kV、56kV和60kV下进行测试，放电量在200-400pC范围内波动，超声信号峰值在0.6mV-1.5mV范围内，相位相关性方面频率成分2（100Hz相关性）大于频率成分1（50Hz），频率成分1（50Hz）在测试过程中都很小，如图11,12所示。
图11为35kv和110kv电缆头类似持续模式测试图谱
图12为35kv和110kv电缆头类似持续模式测试图谱光纤砷化镓温度测试在持续加压过程中，未发生温度变化。
结果分析
从测试结果来看，出现局放的电缆头，其信号幅值相对于背景都有明显增加，尤其是出现50Hz或100Hz相位相关性，根据上述的相位图谱可以看到，其典型的图谱特征也呈现两簇信号集中区。
在电压较低时，频率成分1与频率成分2大小接近，电压越高，频率成分2越明显。
缺陷描述
选取两截35kV电缆，在一侧制作电缆终端头缺陷，削剥半导体层时留下16厘米长，宽0.5厘米的剑型缺陷（半导体切割面不齐）。
另一侧电缆终端头未做缺陷。
电缆在中间头的制作中，中间使用了一段5厘米直径的钢管，把两端电缆伸进，用气压钳压紧，在最中间的位置缠了大约1厘米高的细胶带，外侧正常用橡胶包装。
测试结果
局放量随着测试电压的增加而增加，超声信号也随着电压的增加而变大，分别对电缆终端每一层伞裙的前后左右进行测试，在缺陷位置处信号达到最大值，远离缺陷放电点5cm信号即明显变小，在模拟的各点缺陷处，均检测到超声信号，通过移动测试导杆可以找到信号的最大位置，也即放电点位置。
结果分析
对于多点缺陷，在加压过程中，弱的放电点信号会被更大的放电点信号掩盖，但利用超声信号的衰减特性，可以将局放定位在几个厘米以内，因此，对于多点缺陷，在测试当中不会受到影响。
局放量的变化与超声信号的变化，在测试中没有发现其有线性关系或特别的规律性。
认为最关键的是要求超声信号对于局放要有足够的灵敏度。
从测试的数据统计来看，超声局放的灵敏度可达2-50pC。
