交联聚乙烯电缆局部放电在线检测
XLPE电力电缆局部放电在线测试的现状与探讨
脉 冲电流 法就 是我们 在 局放屏 蔽 室 内常用 的测
认 为是 最有 效 的 电 缆故 障诊 断 方 法 之 一 。但 是 ， 目
前 ＸＰ Ｌ Ｅ电力 电缆 局部 放 电在线 测 试 的效果 不 甚 理
试方法 ， 即耦 合 电容 法 。ＩＣ６２０标 准 规 定 了 局 Ｅ ０７ 放脉 冲 电流测试 方 法 ， 冲值 有统 一 的准则 和规 范 ， 脉
耦合法示 意 图见 图 ４ 。局放 电流 在外 屏 蔽 层 的 螺旋 导线 中流动时可 分解 为 沿 电缆表 面切 向和沿 电缆 轴
向两个方 向 的电流分量 ， 中轴 向电流分 量可 在包 绕 其 电缆表 面的带状传感 器上产生感 应 电压 。
局放 脉
导体 绝 缘层
绝 缘屏蔽层 电容传 感器 金 属屏蔽层
有重 要 的实 际意 义 。
被 认 为是 灵 敏 度 最 高 的 测 试 方 法 ， 不 能 应 用 于 但
ＸＰ Ｌ Ｅ电力 电 缆 局 部 放 电在 线 测 试 ， 研 究 中 我们 在 将 它用 作 在线 测试 的对 比参 照 。
１ ２ 电磁 耦合 法 ．
电磁耦 合法 是通 过检 测 电缆金 属屏 蔽层 接地 线 中 因局 放 引起 的脉 冲 电流 ， 通 过 检测 阻抗 将 信 号 再 送 到测 试 仪 获 得 放 电量 （ 有 被 称 为 电感 型 耦 合 也
缘 内部 的气 隙或气 泡 、 绝缘 料 的焦粒 、 蔽层 的突起 屏 或嵌 人 、 体 的毛 刺 ， 导 以及 电缆 在 敷 设 中的 损 伤 、 运 行 中绝 缘介 质 的树 枝 状 老 化 等 ， 些 缺 陷在 高 电压 这 作用 下 容易 首先 发 生放 电 。局部 放 电测 试能 够在 较
电缆接头局部放电在线检测系统及其应用
电缆接头局部放电在线检测系统及其应用摘要:简要介绍了电缆接头局部放电测试系统的工作原理及主要抗干抗方法一板性鉴别。
应用该检测系统对运行中的220kV电缆接头进行了现场测试，结果迁明综合采用板性鉴别、小波分析等抗干找方法，可以有效地测试到运行电缆接头的局部放电信号。
关键词:电缆接头;局部放电;抗干扰;场测试;数据分析;应用引言交联聚乙烯(XLPE)电缆具有绝缘性能好、易于制造和安装方便、供电安全可靠、有利于美化城市等优点，在20世纪60年代初问世以来得到了迅速发展。
近十年来，我国城市电网大量采用xI．PE电力电缆输配电IlI。
据有关资料统计，电力电缆事故主要发生在其接头处12l。
因此对电力电缆接头进行局部放电在线检测有着重要的意义。
IEC及世界各国都制定了相关的局部放电测试标准．通过对局部放电的检测及时发现设备绝缘的缺陷，找出故障原因。
国内外关于XI．PE电缆及接头局部放电检测方法的研究有很多M。
但由于XLPE电缆及接头局部放电信号微弱．波形复杂多变．极易被背景噪声和外界电磁干扰噪声淹没，所以研究开发电缆及接头局部放电在线检测的装置具有较大难度。
西安供电局电缆工区与两安交通大学电力设备与电气绝缘国家重点实验室合作研制出一种便携式电缆接头局部放电现场检测系统。
综合采用了多种抗干扰方法，能够较为有效地排除外来干扰，获得真实的电缆接头局部放电信号，为判断电缆接头的绝缘状况提供了可靠的依据。
1 电缆接头局部放电在线检测系统本系统采用了特种灵敏信号传感器和当今困际上测控领域先进的虚拟仪器技术，系统的总体结构如图1所示。
传感器耦合到的局部放电信号传输至信号调理单元，经放大后由高速数据采集单元采集(可根据信号强弱手动调节合适的放大倍数)．便携式工控机负责信号的处理计算，牛成各类谱图、报表。
系统采用的传感器响应频带为500 kHz～20 MHz．由罗高夫斯基线吲、滤波和取样单元组成，钳式结构．测试时可直接安装在电缆接头两端．为系统采用极性鉴别抗干扰方法打下了硬件基础。
高压电力电缆绝缘在线监测
1.2 局部放电法
上海电力局电缆输配电公司使用便携式电力电缆局部放电
在线监测仪器，开展 PD信号的辨认和分析研究工作。
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1.2 局部放电法
还可以使用便携式电力电缆局部放电在线监测 仪器，开展 GIS 电缆终端的PD在线监测。
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1.2 局部放电法
英国高压电缆PD在线监测
图b16-1 电磁耦合法的电流传感器安放位置图
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1 国内外110kV ~500kV高压电力电缆绝 缘在线监测研究概况
国内外现有高压电力电缆绝缘在线监测方法主 要有 (1)直流叠加法(2)直流成分法(3)tgδ法(4) 电桥法(5)交流叠加法(6)低频重叠法(7)谐波分 量法(8)接地线电流法与环流法(9)局部放电法 (10)温度法及上述各种方法的复合诊断法。其 中的一些传统的监测方法，如直流叠加法、直 流成分法、tgδ法、电桥法、交流叠加法、低 频重叠法较适合在6~35kV高压电力电缆中应 用，而不适合在更高电压等级的电缆中应用。
图a3双端接地单相电力电缆，金属屏蔽层接地电流在线监测接线示意图
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1.1 接地线电流法与环流法
图a4 交叉互联XLPE 电缆的一个标准单元的接线示意图
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1.1 接地线电流法与环流法
图h1电缆护套交叉换位电缆接地电流与环流在线监测系统
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1.1 接地线电流法与环流法
图h2 交叉互联电缆标准单元接线中a1 - b2 - c3 的等值电路图
国内外现有的110~500kV高压电力电缆绝缘在线 监测方法主要有接地线电流法与环流法，局部放 电法和温度法。下面分别介绍这些方法：
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1.1 接地线电流法与环流法
图a1单点接地电缆，接地线电流法原理图
电缆局部放电在线检测技术及应用
实时监测电缆的运行状态，可以在故 障发生前及时处理，提高供电可靠性。
预防性维护
通过定期的在线检测，可以预测电缆 的老化和故障趋势，提前进行预防性 维护。
在线检测技术在电缆维护中的应用
故障定位
在线检测技术可以快速准确地定位电缆的故障位 置，缩短故障排查时间。
故障性质判断
通过分析局部放电的特征，可以判断电缆故障的 性质和原因。
延长设备使用寿命
通过及时发现并处理局部 放电故障，可以延长电缆 等电气设备的使用寿命， 降低维护成本。
02 电缆局部放电的基本原理
局部放电产生的原因
电场应力集中
电缆绝缘层内部或表面存在微小 缺陷，如气泡、杂质等，导致电 场应力集中，促使局部区域发生
放电。
介质不均匀
电缆绝缘材料内部或绝缘与导体之 间的介质不均匀，导致电场分布不 均，局部区域电场强度过高，引发 放电。
利用声学原理，开发声学传感器，实现对电缆局部放电的定位和 定量分析。
推进在线检测技术的智能化和自动化
智能化分析
通过人工智能和机器学习技术，实现对局部放电数据的自动分类、 识别和预测，提高预警和故障诊断的准确性。
自动化巡检
开发自动巡检系统，实现电缆线路的无人值守和远程监控，提高巡 检效率和安全性。
数据挖掘与决策支持
标准化和规范化
制定统一的检测标准和方法，确 保不同设备间的可比性和互操作 性，提高检测结果的可靠性。
开发新型的在线检测设备和技术
无线传输技术
利用无线传输技术，实现远程实时监测和数据共享，降低线缆铺 设和维护成本。
光学检测技术
利用光学原理，开发非接触式检测设备，避免电磁干扰，提高检 测精度。
声学检测技术
电力电缆局部放电试验及在线监测技术分析
电力电缆局部放电试验及在线监测技术分析摘要：当电力电缆由于各种原因而出现绝缘劣化时，就会产生局部放电现象。
描述了在线监测的实施全过程，如监测传感器、数据采集、监测信号的特征分析、信号分类的特征提取等，以便对电力电缆的绝缘情况做出判断，为系统及时检修或更换电力电缆提供理论依据。
关键词：局部放电；在线监测；数据采集；信号分类的特征提取随着城市电网的发展，用电负荷的不断增涨，电力电缆的故障概率也大大增加，考虑到原有维修体系的局限性，为降低停电和维修费用，提出了预知性维修，即在线监测这一概念。
其具体内容是对运行中电气设备的绝缘状况进行局部放电，进行连续的在线监测，随时获得能反应绝缘状态变化的新信息。
对这些信息进行分析处理后，对设备的绝缘状况做出诊断，并根据诊断的结论安排必要的维修，也就做到了有的放矢的维修，即在线监测一分析诊断一预知性维修，采用在线监测的预知性维修，带来的经济效益十分显著。
据美国某发电厂统计采用预知性维修每年可获利125万美元。
日本资料介绍，在线监测与诊断技术的应用，使每年维修费用减少25～50%，故障停机时间则可减少75%。
1、试验中遇到的特殊问题1.1局放量随线芯的弯曲方向不同发生变化电缆在进行局放试验过程中，第一次试验局放量很大，用示波器定位能确定故障点的位置，但是在倒轴分段复绕后，重新进行试验，两段电缆局放量均消失，这时千万不能认为这根电缆是合格的产品，经过解剖发现这类缺陷大部分是绝缘中有气孔，气孔的形状随着电缆的弯曲方向不同而改变，造成局放量不同。
1.2 电缆的长度影响局放值在用户同意的情况下，电缆的长度最好不要超过500米，因为在试验中发现电缆的长度越长，一些缺陷反映的不明显，不好定位找故障点，把电缆分成两段后缺陷表现的比较明显，容易定位。
2、局部放电在线监测监测系统包括以下几个基本单元，即：信号的变送、信号的处理、数据采集、信号的输出、数据处理以及诊断等几个单元。
这样可以将整个的监测系统分为三个子系统：设备现场的被监测设备和传感器；一般在被监测设备附近的信号预处理和数据采集子系统；在主控室的信号特性提取处理系统，一般由一台计算机和监测系统专用软件来完成。
110kV及以上交联聚乙烯电缆在线监测技术的实际应用
110kV及以上交联聚乙烯电缆在线监测技术的实际应用孙宇爽【摘要】通过电缆在线监测,可实施监测电缆运行情况,了解电缆运行问题,如电缆局部放电现象,并及时对电缆的绝缘异常状态和放电故障问题进行预警和处理.电力系统中,110 kV及以上交联聚乙烯电缆应用较广,做好其在线监测工作意义重大.因此,分析和探讨了110 kV及以上交联聚乙烯电缆在线监测技术的实际应用和相关问题,以期为相关人员提供借鉴.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2019(036)004【总页数】2页(P161-162)【关键词】交联聚乙烯;在线监测;电线电缆【作者】孙宇爽【作者单位】中山市电力工程有限公司,广东中山 528400【正文语种】中文0 引言目前，110kV及以上交联聚乙烯电缆在线监测主要倾向于开展绝缘弱点检出和老化监测技术的研究。
强化110kV及以上交联聚乙烯电缆在线监测技术的实际应用研究，可促进相应监测技术的应用和发展，保障电网的正常运行，尤其是保障电线电缆系统的运行质量和安全。
1 电线电缆在线监测发展概述相较于PVC绝缘电缆，交联聚乙烯电缆结构简单，重量较轻，耐热性、负载力及机械性能较好，更适用于电网领域。
近年来，随着交联聚乙烯绝缘电缆的发展，它的应用也越来越广泛。
对于国外发达国家，电缆在线监测技术的研究已取得较多成果。
我国对110kV及以上电缆在线监测技术的研究起步较晚，尤其是其系统研究和工程化应用方面。
电力电缆在线监测包括直流叠加、电介损等多种方法，但都具有相应的固定局限性。
目前，普遍采用多种监测方法结合的方法，以实现电线电缆的精准监测，有效提高监测质量。
2 110kV及以上交联聚乙烯电缆在线监测2.1 局部放电的在线监测对于局部放电的在线监测，常用的方法主要有高频电流传感器法和超声波/声发射监测法。
第一，高频电流传感器法。
利用该方法开展相应监测工作，尤其是对带屏蔽铠装电缆的监测，可获得良好效果。
实际监测时，由于电线电缆带屏蔽铠装层，使电缆放电脉冲的切向分量产生轴向附加磁场，通过线圈净磁通的大小，分析和判断电线电缆的局部放电情况。
基于局部放电频谱分析的XLPE电力电缆在线监测技术研究
基于局部放电频谱分析的XLPE电力电缆在线监测技术研究摘要：随着信号采集技术、抗干扰技术、滤波技术的不断发展，电力电缆局部放电在线监测手段日益完善，在实际应用中也将会逐渐适应各种各样的复杂环境，从而在电力电缆线路的安全运行中发挥越来越重要的作用。
关键词：XLPE电力电缆;局部放电;在线监测引言随着电力电缆在城市电网中得到广泛应用，电缆的绝缘问题愈显突出。
由于电缆通常是敷设在管沟或隧道中，到目前为止，还没有较好的技术能够掌握运行中电缆的绝缘状态。
当前，电缆线路在线监测多数是监测电缆的温度。
然而，据统计，电缆故障多数源于施工时机械损伤和绝缘处理不当，如制造中存在空隙、裂纹、受潮或损坏。
最能够反映电缆绝缘特征的是电缆的局部放电。
运行中的电缆总是与其他电气设备相连接（如变压器、GIS、开关、电压互感器、架空线等），这些设备也可能产生局部放电，要将电缆的局部放电信号从其他设备放电或干扰中区分出来是一个关键问题。
基于上述问题，必须从研究电缆局部放电机理出发，摸清其放电传播的物理过程，以其作为基础，寻找有效区分电缆内部放电和外部干扰的检测技术。
目的是模拟电缆运行中的实际情况，利用局部放电传感器，检测电缆在内部放电和外部干扰传播时，找出传播规律及特点，寻找到能准确区分内部放电和外部干扰的可行方案。
一、基于局部放电频谱分析XLPE电力电缆在线监测技术（一）局部放电监测的现状XLPE电力电缆在运行中，其局部放电脉冲的宽度，在1纳秒至10纳秒之间，其所表示的含义为：局部放电脉冲信号有瞬间即逝的特征，尤其以电缆为介质的传输中，高频脉冲信号的衰减程度会逐渐增加。
所以，在XLPE电力电缆的终端处，很难采用监测系统对局部放电的信号进行采集，或者已经采集的信号，存在严重的失真现象，导致测量结果存在严重的误差问题，影响后续的相关工作。
在本文的分析中，將宽频带局部放电传感器的方式，应用在监测甚高频频段局部放电的工作中。
另外，由于XLPE电力电缆的局部放电现象，经常发生在附件的周围，或者就应该在相应的位置，以接地的方式，安装局部放电传感器。
XLPE电缆绝缘在线检测技术方法综述
XLPE电缆绝缘在线检测技术方法综述摘要：电力电缆在电力系统电力供应中的应用越来越广泛,供电质量的可靠性也越来越为供电企业和电力用户所关心，电力电缆的可靠性是保证供电可靠性的重要环节之一.如何实现电力电缆的在线监测和状态检修，一种重要的前提就是对电力电缆进行实时的状态检测。
本文基于交联聚乙烯电缆（XLPE电力电缆）绝缘在线检测技术的地位和意义，梳理了国内外XLPE电力电缆在线检测技术的研究现状，，并探讨了XLPE电力电缆绝缘在线检测技术的发展方向，阐述了电力电缆绝缘故障在线监测系统的国内外技术现状和发展趋势，在此分析的基础上认识到电缆绝缘在线监测是迫切需要的。
关键词：XLPE电力电缆；电缆绝缘；在线检测1 电缆绝缘在线检测的意义电力电缆是电力系统的重要组成部分，随着企业生产的发展,对电力需求的不断增加，电力电缆的使用量也在逐年增长,现代化企业的生产要求电力电缆的运行必须是长期、连续和安全稳定［1］.因此如何保证电力电缆安全稳定运行是电力系统中长期研究的一个多因素、非常复杂的课题。
长期以来，为了防止事故的发生，对电力系统运行中的设备，一直坚持定期进行预防性试验的制度.这对保证设备在电力系统中安全可靠地运行、防止事故的发生起了很好的作用［2].但是随着电力生产的发展,传统的常规性预防试验，已经满足不了安全生产的需要。
这是因为常规预防性试验需要停电测试，而且两次试验间隔时间过长，所以不易及时发现设备的绝缘缺陷，而且停电还要造成一定的损失。
因此对电力系统中设备的绝缘进行实时监测显得极为重要了.随着电力系统的不断发展，电力电缆的应用越来越多，很多单位无法根据规程按时完成预防性试验任务，所以电力电缆设备绝缘的在线监测势在必行。
在线监测就是在工作电压下对电力电缆绝缘状况进行实时监测，把计算机引入测量系统,对测量过程实现自动化，对数据处理实现智能化[3].与此同时,随着现代化技术的飞跃发展,特别是电子、计算机和各种传感器技术的新成就，都为开展电力设备绝缘的带电检测和在线监测技术提供了有利条件［4］.对电力电缆进行带电检测,可以缩短检测周期,提高及时发现绝缘缺陷的概率，从而降低绝缘事故，这一点在电力电缆设备投入运行的初期和老化期是尤其重要的［5]。
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局放在线监测
差分法 电容分压法 超高频电容耦合法 电磁耦合法 超高频电磁耦合法 方向耦合法 谐振高频法 调谐平衡法 超声波法 接地脉冲电流法
差分法
日本东京电力公司和日立电缆公司于1992年提出来的检测方法。 测量原理/实验中的参数/校准方法/试验设备
日本东京电力公司在一段的全长9.5km，275kV的XLPE电 缆进行现场局放测试。试验分3部分。
橡皮绝缘电力电缆 合成橡胶：丁苯橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯 耐臭氧差，在电晕作用下会发生开裂，击穿场强较低。
聚氯乙烯绝缘电力电缆 聚氯乙稀树脂为基础，配以增塑剂、稳定剂、防老剂等 极性材料，介损大，耐热性低，耐电强度低，燃烧时产生有毒气体。 加工简单、生产率高、成本低、耐油、耐腐蚀、化学稳定性好。
交联电力电缆
交联聚乙烯绝缘电力电缆（简称XLPE电缆） 通过物理或化学方法将聚乙烯进行交联而成 性能优良、工艺简单、安装方便、载流量大、耐热性好； 不仅应用于配电网，也应用于输电线中。 交联聚乙烯电缆结构图 交联聚乙烯电缆生产流程图
参数对比列表
XLPE
油纸
橡皮
温度（正常/短路） 90 / 250 75-80 / 220
超高频电容耦合法
由英国南安普敦大学、英国国家电网公司、西交大共同研 究，并于2001年提出的一种方法。
测量原理/移除部分电缆皮不影响测量的原理/对比试验
英国方面的试验：一根3m66kV的电缆。检测装置为：带 宽为0.01－500MHz的放大器，采样率为5Gs/s的数字示波 器，灵敏度小于3pC。
西安方面的试验：66kv 6m交联电缆 。检测装置：最高频 率为500MHz的双同道的放大器，采样率5Gs/s数字示波 器，。灵敏度小于2pC。
传统检测方法
脉冲电流法（IEC60270标准） 频段： 宽带：30kHz<f1<100kHz；f2<500kHz；
100kHz<df<400kHz 窄带：50kHz<fm<1MHz；9kHz<df<30kHz 缺点： 电缆为大电容试品，需要很高的耦合电容进行测量。因
此不适用于长电缆测量。且只用于离线测量。
聚氯乙烯 65-70 / 160
绝缘电阻（欧×米） 1014-1015 1013-1015 1011-1013 1011-1012
介电常数 介损正切
2.3
4.0
0.0006 0.01
3.0-4.5 8.0 0.04-0.05 0.1
电力电缆附件
相关概念： 电缆作为传输线输送电能，总归要有终端。电缆通过终
此外现场实际测试表明：在不用抗干扰技术(数字滤波)的条 件下，该局放检测仪灵敏度可低于15pC。
局放检测现状：在国内外仍处于开发阶段。局放检测被认为是理 论上存在可能，事实上比较困难实现。其原因在于由于背景干扰 过大，以至于局放信号被噪声“淹没” 。从80年代到现在，一直 有专家学者致力于局放检测的研究，并取得了一定成效。具体内 容在随后的内容中详细介绍。
在线检测方法介绍
传统检测方法 局放在线监测
该法在后来应用于日本275KV等级电缆的局放检测。据称 配合神经网络灵敏度提高到0.2-4pC。
电容分压法
由德国汉诺威大学提出的一种利用电容分压器测量的方法。 测量原理/对比试验/图 试验装置：9.6M低通滤波器/放大器/AD转换器/计算机 实验：460m20kV的XLPE电缆进行检测，电缆内人为制造 缺陷（距测量点120m）。测量结果表明：灵敏度小于 10pC。 据分析，该法优于传统局放方法和电磁耦合法。 此外还提出一种鉴别算法。 尚无实际应用的报道。
报告人：* *
主要介绍内容
第一法介绍
交联聚乙烯电缆及其附件
几种电力电缆 交联电力电缆 参数对比列表 电力电缆附件
几种电力电缆
油浸纸绝缘电力电缆 由木纤维纸和浸渍剂组成的复合绝缘。 生产和运行中均不可避免产生气隙。耐电强度降低。
端接头与变压器、架空线等相连。 电缆的使用长度受制造工艺限制。对长线路须将两段或
多段电缆连接起来，需要中间接头。 通常将终端接头和中间接头统称为电缆附件。
终端接头图 户外终端、GIS终端、油浸终端
中间接头图 绕包型、模塑型、预制型、组装型
电缆中的局部放电现象
电缆局部放电 意义及现状
电缆局部放电
意义及现状
运行和研究表明，交联聚乙烯绝缘在运行中易产生树枝状放电， 造成绝缘老化破坏，严重影响电缆使用寿命。
在线监测XLPE电缆的局部放电量是判断该电缆绝缘品质的最直观、 最理想、最有效的方法。国内外专家学者、IEC、IEEE以及CIGRE 等国际电力权威机构一致推荐局放试验是作为XLPE绝缘电力电缆 绝缘状况评价的最佳方法。
在较低频段下（10-200kHz）测量，三相的灵敏度为 3000、3200、2400pC。
采用调频的方式，发现在5－50MHz时信噪比较高。然 后采用窄带分析，将频谱分析仪设置各个不同的频率下， 检测它们的灵敏度，发现在10MHz附近灵敏度最大， 达到1pC。
和上一个实验相似，不同之处就是脉冲注入点不同，这 次注入脉冲来自于617米外的一个人孔中的中间接头注 入。通过测量各个频率下的灵敏度，发现在3MHz的灵 敏度最高，为15pC。
电树图： 电树是由于绝缘内部局部放电产生的细微开裂、形成的微小 的通道，其分枝呈冬天树枝状，故称为电树。
电缆局放类型： 纵向放电： 具体类型图：线芯或金属屏蔽的毛刺、绝缘中气隙或杂质 产生机理：缺陷论/机械应力破坏/微观气隙/场致效应 横向放电： 具体类型：电晕放电/辉光放电/滑闪放电 产生机理：终端处，沿电缆方向的场强分布极不均匀。
电磁耦合法
电磁耦合法是由瑞士电力工事业高压研究委员会、瑞士 CC 电缆公司、瑞士电力委员会于1998年提出的一种检测方法 。
检测原理/图
检测装置：频响在12－40M的传感器，带宽0.01-200MHz 的放大器、20m长的同轴电缆，频谱分析仪。
实验：在屏蔽室中用中间接头连接两根长5m的170KV电缆。 分别引入下面人为缺陷进行试验。从表中可看出两种方法 测量出的结果有很好的一致性。