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高压电缆局部放电检测方法分析摘要：对高压电缆接头局部放电进行在线检测，能够及时发现绝缘的受损情况，是保障电力电缆可靠运行的重要手段，具有非常重要的意义。
本文对高压电缆接头局部放电检测方法进行分析。
关键字：高压电缆；局部；放电检测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。
1高压电缆局部放电的基本原理局部放电是指当外加电压在电气设备中产生的场强足以使绝缘部分区域发生放电，但在放电区域内未形成固定放电通道的一种放电现象，高压电缆的绝缘劣化主要就是由于这个原因。
电缆的绝缘性能决定着其局部放电量，而电缆能否安全、无缺陷地运行一定程度上也正是由其局部放电量的变化决定的。
这种电气设备绝缘内部存在缺陷的局部放电现象放电能量虽然并不大，短时间内不会引起整个绝缘的击穿，但是在长期工作电压的作用下，局部放电会使绝缘缺陷变大，进而会使整个绝缘都发生击穿。
局部放电主要有表面放电、内部放电和尖端放电等。
电缆系统局部放电的基本原理大体相同：当电缆的绝缘本体、电缆接头存在一定缺陷时，有可能会发生局部放电现象，产生脉冲电流信号。
这种信号由于绝缘介质不同特性的原因，所表现的频率大小也各不相同，一般产生高频脉冲信号，其频率在300 kHz以上，会在电缆线路的回路中传播，可以沿高压电缆带电检测有效性评估系统研究着电缆的屏蔽层传播，这样就可以在电缆外层屏蔽的接地线上，通过高频电流互感器来耦合这类高频电流信号。
引起电缆局部放电的原因主要包括：微空穴或不同介质交界面接触不良而产生局部放电、径向不对称而产生局部放电、热效应产生脱层、接头处半导体均压层处理不良、处理半导体均压层时对绝缘产生损伤及外皮接地不良等。
局部放电检测方法之电检测法（介质损耗分析法）电检测法包括脉冲电流法、无线电干扰电压法、超高频UHF 局部放电检测技术、介质损耗分析法1.电检测法局部放电最直接的现象即引起电极间的电荷移，动每一次局部放电都伴有一定数量的电荷通过电。
介质引起试样外部电极上的电压变化另外每，次放电过程持续时间很短在气隙中一次放电过程在10 ns 量级在油隙中一次放电时间也只有1ms 根据Maxwell 电磁理论如此短持续时间的放电脉，冲会产生高频的电磁信号向外辐射局部放电电检测法即是基于这两个原理常见的检测方法有脉冲电流法无线电干扰电压法介质损耗分析法等等特别是20 世纪80 年代由S. A. Boggs 博士和G. C. Stone 博士提出的超高频检测法近年来得到广泛关注。
并逐渐有实用化的产品问世 2.1.1 脉冲电流法2.介质损耗分析法DLA 局部放电对绝缘材料的破坏作用是与局部放电，消耗的能量直接相关的因此对放电消耗功率的测量很早就引起人们的重视在大多数绝缘结构中，随着电压的升高绝缘中气隙或气泡的数目将增加此外局部放电的现象将导致介质的损坏从，而使得tgd 大大增加因此可以通过测量tgd 的值来测量局部放电能量从而判断绝缘材料和结构的性能情况。
介质损耗分析法特别适用于测量低气压中存在，的辉光或者亚辉光放电由于辉光放电不产生放电脉冲信号而亚辉光放电的脉冲上升沿时间太长，普通的脉冲电流法检测装置中难以检测出来但这种放电消耗的能量很大使得Dtgd 很大故只有采用电桥法检测Dtgd 才能判断这种放电的状态和带。
来的危害。
但是。
DLA 方法只能定性的测量局部放电是否发生基本不能检测局部放电量的大小这限制了。
DLA 方法的运用目前关于用DLA 方法测局部放，电的报道还很少。
基于HHT的变压器局部放电故障诊断摘要：文章对变压器局部放电检测方法进行了简要的总结，并提出一种基于emd方法的放电信号特征提取方法。
关键词：经验模态分解；局部放电；白噪声变压器局部放电的过程除了伴随着电荷的转移和电能的损耗之外，还会产生电磁辐射、超声波、发光、发热以及出现新的生成物等[[]]。
因此，与这些现象相对应，目前局部放电的检测方法可分为非电测量法和电气测量法两大类。
一、变压器局部放电的主要检测方法（一）非电测量法非电测量法主要有超声波检测法，光检测法，化学检测法，红外测量法，温度测量法。
超声波检测法[[]][[]]，即是利用固定在变压器箱壁上的超声波传感器接收变压器内部局部放电产生的超声波，由此来检测局部放电的大小和位置。
光检测法是通过检测局部放电产生的光波实现的[[]][[]]。
在变压器油中，各种放电发出的光波波长不同，研究表明通常在500-700nm之间，光通过光纤进行光电转换后，通过检测光电流的特性可以实现局部放电的识别。
化学检测法[[]][[]]是通过测定局放时各种生成物的组成和浓度，来表征局部放电的程度。
目前最广泛应用的，是用油色谱分析法确定其组成和浓度，以判断局部放电的状态。
红外测量法[[]][[]]采用红外摄像仪检测出局放时微弱的温差来确定局部放电的程度和位置。
但是由于造成温差的原因很多，这种方法测量的可靠性较差。
温度测量法是通过测量温度的分布情况可以了解变压器内部的放电情况[[]]。
（二）电气测量法电气测量法主要有脉冲电流法，无线电干扰法，uhf法。
脉冲电流法[[]]通过检测局部放电的电流脉冲反映电气设备的局部放电特性。
局部放电脉冲电流可通过测量检测阻抗的电压或通过罗戈夫斯基线圈获取。
该方法的检测频率范围为数十khz至数mhz，测量方法简单，灵敏度高，易于局部放电定量。
但检测频带范围内干扰源多，易受干扰影响。
无线电干扰法[[]]使用罗戈夫斯基线圈型传感器从变压器的中性点或接地电缆处测取信号。
GIS 设备局部放电检测技术返回技术文献首页一、概述：GIS 、GCB 及GIT 等SF6 电气设备没有外部露出的带电部分，采用SF6 气体绝缘，可靠性较高，检修工作量小，但通过发展外部诊断、监视法可减小不必要的拆卸检修工作量。
即一种不解体设备而用确切简易的办法从外部进行各种（在线的、离线的、带电的、停电）测量，监视、诊断设备内部状态及性能的好坏，包括故障定位。
GIS 、GCB 及GIT 等SF6 电气设备的绝缘性能是确保其安全运行的重要条件。
设备内部中的金属微粒、粉末和水分等导电性杂质是引发GIS 等设备故障的原因。
设备存在导电性杂质时，因局部放电而发出不正常声音、振动、产生放电电荷、发光、产生分解气体等异常现象。
因此局部放电是GIS 、GCB 及GIT 等设备状态监测重要对象之一。
二、主要监测方法：1. 电磁波检测法：局放产生在GIS 室内传播的电磁波。
选择电磁波拾取天线来检测从GIS 腔体盆式绝缘子处泄漏出来的电磁波，来判断局放和故障定位。
2. 特高频检测法：GIS 放电引起的脉冲电信号上升，频谱中高频分量可达GHz 数量级。
可选择特高频段进行局部放电的检测和定位。
3. 高频接地电流法：高频电流被局放激励，而电流流入地线，通过测量接地电流值，评判GIS 安全状况。
4. 声发射/ 振动法：局部放电会发生声波，监测由此引起的腔体振动，判断局放情况。
5. SF6 气体的监测：SF6 电气设备是采用SF6 气体绝缘和灭弧的，其性能状态将是影响设备的重要参数，因此其将是GIS 等设备状态监测重要对象之一。
通过对SF6 气体特性的监测，判断设备的健康状况，主要包括：①气体压力监视：GIS 局放会引起该区域温度升高，表现为该腔体的压力值陡升，通过监视SF6 气体的压力变化，来判断局放和故障定位。
②气体泄漏监测：用检漏仪监测SF6 气体的泄漏量或监测气室压力下降量判断泄漏。
③气体湿度监测：根据露点法等原理，用微水仪监测SF6 气体的微水含量。
UHF局部放电传感器的设计
本文首先阐述了局部放电的原理，分为常见原因、频带范围及技术瓶颈；其次给出了局部放电信号接收原理，即接收天线的设计理念；然后给出了传感器的结构设计，分为内置式和外置式；最后进行了讨论。
相关内容还需进一步的分析研究。
1UHF检测局部放电的原理
变压器
超高频法（UHF法）是通过超高频信号传感器接收局部放电过程辐射的超高频电磁波，实现局部放电的检测。
研究认为：变压器每一次局部放电都发生正负电荷中和，伴随有一个陡的电流脉冲，并向周围辐射电磁波。
试验结果表明：局部放电所辐射的电磁波的频谱特性与局放源的几何形状以及放电间隙的绝缘强度有关。
当放电间隙比较小时，放电过程的时间比较短，电流脉冲的陡度比较大，辐射高频电磁波的能力比较强；而放电间隙的绝缘强度比较高时，击穿过程比较快，此时电流脉冲的陡度比较，辐射高频电磁波的能力比较强。
变压器油－隔板结构的绝缘强度比较高，因此变压器中的局部放电能够辐射很高频率的电磁波，最高频率能够达到数GHz。
荷兰KEMA 实验室的Rutgers 等人和英国Strathclyde 大学的Judd 等人的研究表明：油中放电上升沿很陡，脉冲宽度多为纳秒级，能激励起1GHz 以上的超高频电磁信号。
它可以通过超高频传感器加以耦合接收，这就为进一步研究超高频检测技术在电力变压器中的应用提供了依据。
在超高频范围内（300MHz～3000 MHz）提取局部放电产生的电磁波信号，外界干扰信号几乎不存在，因而检测系统受外界干扰影响小，可以极大地提高变压器局部放电检测（特别是在线检测）的可靠性和灵敏度。
GIS
GIS内部发生局部放电时，由于放电点处电荷的迅速转移，形成持续时间很短的电流脉冲（ns级），并产生频率分量极其丰富的电磁信号（高达GHz），通过传感局部放电所产生的电信号进行局部放电检测，有可能实现较高的灵敏度，并能够及时发现早期的局部放电。
局部放电电信号传感面临的关键困难是电磁干扰问题。
GIS局部放电在线检测要求在GIS运行的现场条件下进行检测，由于电晕放电等原因，现场条件下存在大量的电磁干扰信号。
尤其常规局部放电检测所使用的频段（几十kHz~几百kHz），干扰信号的强度有可能远远大于所要检测的局部放电信号，使得局部放电检测的电信号传感器无法实现。
GIS局部
放电检测的UHF传感方法正是针对抗电磁干扰问题提出的，并在UHF频段内选择合适的频段进行局部放电的电信号传感。
GIS运行现场的干扰源主要有：架空线和变电站母线上的电晕放电，导体接触不良产生的电弧放电，站内可控硅产生的强点脉冲，其他设备内部的放电，无线电波，载波通讯，系统内开关动作等。
2局部放电信号接收原理
将导体放置在磁场变化的空间，导体有可能产生谐振而将空间的自由波动转换成传输结构的导波，从而实现电磁波的接收。
实际中常常称导体为接收天线（天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒体中传播的电磁波，或者进行相反的变换。
在无线电设备中用来发射或者接收电磁波的部件），其结构往往决定了接收电磁波信号的能力，设计合理，天线可以接收到局部放电所产生的超高频信号。
与接收天线对应的是发射天线，工作时是接收天线的逆过程——把传输结构上的导波转换成空间的电磁波，这两种工作在不同状态的天线是互易的，即天线用于发射和接收时性能参数相同。
UHF法是目前局部放电检测的一种新方法，该方法通过天线传感器接收局部放电过程辐射的UHF电磁波，实现局部放电的检测。
在80年代末，UHF法测量局部放电首先应用在GIS设备中。
在UHF法中传感器并非起耦合的作用，而是接收UHF信号的天线，所有UHF 法的原理与脉冲电流法是不同的。
天线除了能有效地辐射或接收无线电波外，还能完成高频电流或导波（能量）到同频率无线电波（能量）的转换，或者完成无线电波（能量）到同频率的高频电流或导波（能量）的转换。
所以，天线还是一个能量转换器。
一副好的天线，就是一个好的能量转换器。
任何利用无线电波传递信息的系统，都包括“发射端-无线电波传播-接收端”三个环节。
为此就必须有能够辐射和接收电磁波的设备，这个设备就是天线。
所以说，天线的重要作用就是辐射或接收电磁波。
下图是进行无线电广播线路的简图。
局部放电传感器的设计主要是接收天线的设计，表征天线性能的参数主要有：方向图、方向性、增益、极化特性、天线效率、带宽以及输入阻抗等。
图1无线电传播线路图
该技术的特点在于：检测频段较高，可以有效地避开常规局部放电测量中的电晕、开关操作等多种电气干扰；检测频带宽，所以其检测灵敏度很高；而且可识别故障类型和进行定位。
UHF检测的特点使其在局部放电检测领域具有其他方法无法比拟的优点，因而在近年来得到了迅速的发展和广泛的应用。
但它对传感器的采集精度和宽带要求很高，因此造价较高。
3结构设计
UHF检测系统由特高频天线(标准增益喇叭天线、圆柱／锥螺旋天线、等角螺旋天线)、50Q射频同轴电缆、数字式示波器、计算机及其分析软件等组成。
从结构上，UHF传感器分为内置式和外置式两种，如图2所示。
图2UHF传感器结构
下面是某公司针对GIS的UHF外置式传感器构造。
UHF传感器主要是用来采集GIS 内部发生局放时产生的高频信号，此传感器直接固定在绝缘盆子上，盘子上除了放置传感器的地方外其他的地方用屏蔽带屏蔽，这样的好处是保证高频传感器采集的高频信号是从GIS
内部出来的第一手信号，有效防止了外界干扰信号从盆子处进入高频传感器，保证了高频传感器采集高频信号的纯净度和可信对。
图3外置式UHF传感器
超高频传感器主要参数：
由于雷达信号、马达、航空、电弧等产生的高频信号存在，会影响传感器对放电信号的判定，所以需要噪音传感器，将其放在GIS站里面，用于采集外界一切干扰信号。
噪音传感器采集的高频信号传输到检测模块单元里面，与高频传感器在绝缘盆子处采集的高频信号进行相位比较，再次对高频传感器采集的高频信号进行判断，用来防止外界干扰信号从GIS 进线端或者出线端进入GIS内部对高频传感器在盆子上采集的高频信号的干扰。
图4噪音传感器
噪音传感器主要参数：
4 讨论
设计时，需要对设备变压器和GIS分别进行分析，技术重点为接收天线的设计。
特征参数的确定，主要有：方向图、方向性、增益、极化特性、天线效率、带宽以及输入阻抗等。
最后确定其工艺结构，以及可能需要的辅助配合设备。
