高壓電纜附件是如今高壓輸電體系的重要組成局部，其質(zhì)量問題關系到高壓電網(wǎng)的平安運轉(zhuǎn)。一旦電纜設備呈現(xiàn)毛病，將會構成宏大損失。因而，對電纜停止狀態(tài)監(jiān)測含義嚴重。局放量檢測是目前最為常用的狀態(tài)監(jiān)測手腕。本文評論下場放的基本原理以及各種典型局放缺陷，比照了不同電纜局放檢測方法的好壞。

什么是局部放電？

局部放電是發(fā)作在設備絕緣內(nèi)部，未貫穿上下壓電極的放電現(xiàn)象，會構成絕緣劣化，究竟招致電纜壽命縮短。傳統(tǒng)的油浸紙絕緣電纜，局放對其絕緣功用影響較小，而關于固體絕緣電纜，如XLPE（交聯(lián)聚乙烯）或許硅橡膠電纜，局放會對其絕緣構成損傷，招致絕緣功用降落。圖1展示下場放模型與等效電路。在消費或裝置進程中，電纜絕緣內(nèi)部存在缺陷，如固體絕緣的空地（void），液體絕緣的氣泡，或電場不平均處。將空地等效為電容c1，空地的上層以及下層的絕緣原料等效為c2，臨近局部的完好絕緣等效為c3。我們可以取得局放電路的等效模型。局放普通發(fā)作在絕緣內(nèi)部，而且等效電容c1、c2以及c3無法被檢測，因而，局放檢測屬于非直接檢測手腕。

等效電路的電壓與電流波形如圖2所示。電壓UP（t）為施加在主絕緣上的體系電壓，U10（t）為空地上的電壓。當U10電壓升高到空地的擊穿電壓UZ時，空地擊穿，C1兩端電壓降落，空地絕緣恢復，同時C2被充電，當U10高于擊穿電壓Uz時，以上進程反復發(fā)作。而每次局放時，都將會在絕緣走漏電流上疊加一個小的脈沖放電，如圖2所示。經(jīng)過檢測放電脈沖發(fā)作的位置、時辰以及幅值，我們可以對設備的絕緣運轉(zhuǎn)狀況停止點評。

不同頻率下的局放
不同頻率以及電壓波形下局放的檢測方法基本共同，因而，除了在工頻電壓下檢測電纜局部放電外，還可以選用現(xiàn)場實驗的方法，在電纜上施加不同波形頻率的電壓，對電纜停止局放實驗。

由于直流電壓關于電纜附件絕緣的毀壞效果較大，因而不倡議在直流電壓下檢測電纜局放，本文也不對其停止評論。

工頻電壓下的檢測技術

目前普遍以為，50Hz電壓下的局放實驗是運用最為普遍的局放檢測方法，最為首要的緣由是運轉(zhuǎn)電壓頻率為50Hz，局放檢測成果與實踐最為挨近?？墒?，輸電電纜線路長度較長，對實驗設備的容量請求較高。圖3為工頻電壓下局放檢驗實驗安頓圖。分為變壓器、分壓器以及被試電纜三局部。

20至300Hz下的諧振檢測方法
圖4為諧振頻率下的局放實驗安頓表示圖，與工頻電壓下的安頓基本共同。根據(jù)IEC62067（≥245kV）與IEC60840（＜245kV）規(guī)范，電纜的實驗頻率范圍為20至300Hz。實驗安頓選用串聯(lián)諧振的方法，實驗頻率如下所示。上式中，c為電纜的等效電容量，L為串聯(lián)電纜。由于串聯(lián)諧振的特性，其對變壓器的容量請求遠小于工頻電壓。此外，經(jīng)過調(diào)整電感數(shù)值的大小，可以匹配不同長度、型號的電纜。

0.1Hz超低頻實驗技術
IEC60060規(guī)則，0.1Hz的電纜局放實驗波形，可以選用正弦波或方波。由于電壓頻率較低，電纜的充電效應大大削弱，實驗電源的容量也隨之減小（工頻下的1/500）。相同時辰下超低頻實驗電壓過零次數(shù)遠小于50Hz工頻實驗，因而其局放反復次數(shù)要小于工頻實驗，普通不能選用局放反復次數(shù)來點評電纜或附件的運轉(zhuǎn)狀況。關于含有非線性電阻的電纜附件，不宜選用超低頻實驗，由于或許會對絕緣發(fā)作損傷。
振動波檢測方法
振動波實驗安頓如圖6所示，可以看做快速開關與諧振電路的分離。其實驗原理為，經(jīng)過直流電源對電纜停止充電，在抵達必定電壓后開關忽然合上，此時電纜與電感構成串聯(lián)回路，電纜（大電容）中貯存的能量在電容與電感之間來回振動，在振動進程中電纜的局放量被獲取。這項技術首要運用在60kV及以下的電纜設備中，隨著技術的進步，在更高電壓設備上運用逐漸增加。
這項技術雖然選用直流電源，但充電時辰較短，很快切換為振動波，對電纜設備損傷較小。且電源容量請求較小。缺陷是振動時辰較短，100微秒，電纜耐壓時辰不夠。因而，這項技術首要用用于電纜絕緣狀況確診，而不合適投運實驗。

高壓電纜附件上的典型實驗成果

本節(jié)展示了野外電纜終端的缺陷局放實驗成果，某些特性相同適用于中心接頭號其他方式的電纜附件。實驗選用50Hz電壓，在必定條件下也適用于其他頻率電壓。
電暈
屬外部發(fā)作的局放，如電場會集區(qū)域，與其他類型局放有較大的不同，可以準確地檢測。由于放電發(fā)作在空氣中，電極兩端不會發(fā)作電荷累積，因而，放電首要發(fā)作在電壓的極點，而且放電起始電壓與完畢電壓是共同的。此外，當外加電壓增大時，局放時辰也會添加。
當電暈起始點為高壓側(cè)時，在負半周可以檢測到局放發(fā)作，如圖7所示；當電暈發(fā)作在零電位區(qū)域時，局放發(fā)作在正半周。圖8展示了野外終端的電暈易發(fā)作區(qū)域。招致電暈發(fā)作的首要緣由有：不規(guī)范裝置、毛邊、尺度不恰當?shù)?。普通來說，這些缺陷都是可以消弭的，而且關于電纜設備的平安運轉(zhuǎn)不會發(fā)作較大影響。電暈類局放首要發(fā)作在野外終端，普通不會在中心接頭號設備上呈現(xiàn)。

空地
當局放在電壓的正負半周都能檢測到時，說明缺陷為空地缺陷。正半周的放電量要大于負半周，如圖9所示。由于臨近電容充放電的影響，空地局放的起始電壓與停息電壓并不共同，局放起始電壓要大于停息電壓。隨著外加電壓的升高，局放幅值堅持不變，但放電頻率添加。長時辰局放下，空地絕緣功用會發(fā)作改動，比如內(nèi)表面絕緣電阻改動或構造發(fā)作改動，招致局放次數(shù)發(fā)作改動。
空地局放的典型缺陷有絕緣氣隙、混入雜質(zhì)以及工藝不良等緣由，其局放易發(fā)點如圖10所示。

沿面放電
沿面放電首要發(fā)作在電場切線上，放電量較其他局放方式更大。沿面放電的局放量在100 pC至1000 pC，而且總是在過零點之后呈現(xiàn)。由于沿面放電閃絡間隔更大，對設備的絕緣功用影響至關重要。根據(jù)局放放電相位圖（圖11），第三象限下的放電量要大于第一象限。

沿面放電首要發(fā)作在電纜終端。緣由首要有：裝置進程中終端內(nèi)表面臟污，此時放電首要發(fā)作在電纜電場會集的應力錐處。當電纜終端進潮氣今后，在低溫下凝露會構成內(nèi)表面放電。
電纜的外半導過渡處開剝不滑潤也會構成電纜內(nèi)部發(fā)作放電。在制造電纜接頭時應做好半導層與應力錐之間的搭接過渡。

接觸不良金具銜接不良時也會招致局放的發(fā)作。金具銜接點的空地會發(fā)作電壓差，當外加電壓足夠高時會招致空地擊穿。該品種型的局放相位圖相關于過零點是對稱的。如圖13所示。

金具銜接不良構成的局放幅值遠高于其他類型局放，抵達1000pC。隨著外施電壓的升高，局放幅值不會添加，可是放電頻率會隨之升高。由于該類型的放電機理不受自在電荷的影響，在正半周與負半周，局放的起始電壓與停息電壓是共同的。
關于電纜附件，該類型的局放高發(fā)毛病點會集在金具銜接處，如圖14所示。典型毛病有：壓接收與導線的截面積尺度不合，招致接觸面過小，構成局放。繼續(xù)的局放會構成金具發(fā)熱，究竟招致電纜接頭毛病。另一個典型毛病為：裝置進程中涂抹硅脂過多，招致線芯與內(nèi)半導之間有一層絕緣，構成電位差。

懸浮顆粒以SF6以及N2作為絕緣介質(zhì)的設備，裝置或運轉(zhuǎn)中混入顆粒。改動電場散布，發(fā)作局放。該類型局放散布如圖15所示。局放幅值基本共同，會集在某幾個相位。隨著外加電壓的增高，放電幅值堅持共同，但頻率添加。

懸浮顆粒局放首要發(fā)作在氣體絕緣的電纜中心接頭或終端頭中，如圖16所示。

局放分析

目前局放分析首要選用相位圖譜（phase resolved partial discharge，PRPD），一些輔佐、新式的方法也在逐漸運用。比如局放監(jiān)測體系，對設備停止繼續(xù)性的監(jiān)測。由于電纜局放檢驗普通在運轉(zhuǎn)現(xiàn)場，而非實驗室，外界噪聲煩擾較大，需求選用輔佐屏蔽方法。當實驗現(xiàn)場位于變電站或左近有發(fā)電機時，外界電磁煩擾信號會疊加到電暈或許沿面放電局放相位圖譜上。構成局放識別艱難。
為了過濾噪音煩擾，硬件上選用中心頻率和檢測帶寬可調(diào)的組合帶通濾波器，濾除外部煩擾。軟件上選用脈沖波形-時辰序列檢測，即記載單個局放脈沖波形機器獲取時辰點（相位），依據(jù)脈沖波形特定參數(shù)，對脈沖群停止無監(jiān)視的聚類分析，將脈沖群停止快速分類，將具有相似特征的局放脈沖在映射特征空間中緊聚或抱團，構成簇。然后辨別局放或噪聲煩擾。
總結

局放監(jiān)測是目前電纜附件狀況確診最為有力的工具。可以直接對運轉(zhuǎn)中的電纜停止檢測確診，評價其絕緣狀況，但缺陷是易受外界煩擾，濾波、提取波形較為艱難，綜合來看，局放檢測辦法仍是目前檢測電纜最優(yōu)秀的非毀壞性檢測法。