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XLPE電纜附件局部放電檢測技術

閱讀：67發(fā)布時間：2025-7-1

電纜局部放電的在線監(jiān)測是指通過傳感器系統(tǒng)實時采集額定運行電壓下電纜系統(tǒng)內的局部放電信號，并將其傳輸至終端進行后續(xù)的處理和判斷。目前所研究出的方法有：電磁耦合法、電容耦合法、差分法、方向耦合法和超聲波檢測法等。

1.電磁耦合法

電磁耦合法是將Rogowski線圈傳感器套在電纜附件金屬屏蔽層連接線上，使羅氏線圈能夠感應局部放電產(chǎn)生的脈沖電流進行測量檢測，如下圖所示。

原理圖

Rogowski等效電路
Rogowski線圈傳感器及等效電路

1997年，為了檢測XLPE電纜附件的局部放電，德國漢諾威大學的學者通過改造羅氏線圈，達到靈敏度可以檢測大于1pC的局部放電，但是檢測帶寬卻只有20kHz-10MHz。1998年瑞士學者在170kV XLPE電纜預制式接頭的檢測中，使用了電磁耦合法，這個系統(tǒng)的檢測頻寬達到了15MHz-50MHz，系統(tǒng)靈敏度小于15pC。

2. 電容耦合法

電容耦合法的原理是利用耦合電極的方式感應局部放電的脈沖信號的。耦合電極有兩種，一種是利用應力錐上的半導電層，另外一種是利用包繞在電纜及附件外側的金屬薄片。其結構示意圖和等效電路如圖所示。

1998年，德國柏林將此項技術應用在400kV電纜系統(tǒng)，此后推廣至，使用效果比其他各種檢測方法更加理想。另外，世界各地學者也對此種方法進行了深入的研究和改進，比較有代表性的如英國南安普頓大學研制了內置式VHF電容耦合傳感器，該傳感器的制作方法為去掉100mm的金屬屏蔽，用40mm寬的錫帶包繞在電纜的外半導電層形成耦合電容，信號由錫帶和接地屏蔽層共同給出，其靈敏度低于3pC，工作頻帶低于300MHz；國內許多研究機構都基于上述原理研制了相應的傳感器。

電容耦合法結構示意圖

電容耦合法電路原理圖

3. 差分法

上世紀90年代舊立電纜公司和日本東京電力公司研發(fā)了一種檢測XLPE電纜中間接頭的方法叫差分法。差分法的檢測頻寬為10-20MHz，如果超出20MHz會明顯降低檢測的靈敏度，其基本結構和檢測原理見圖所示。

差分法結構示意圖

差分法原理圖

4. 方向耦合法

德國柏林的400kV XLPE電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)是方向耦合法最典型的例子，如圖所示。方向偶合法是利用等效電容和羅氏線圈組合成一個方向耦合傳感器，通過兩個方向耦合傳感器來判斷中間接頭區(qū)域是否產(chǎn)生了局部放電，局部放電是發(fā)生在中間接頭上還是在中間接頭的兩端。這種檢測方法有效頻寬可以達到600MHz，其靈敏度也很高，可以達到5pC。

方向耦合器結構示意圖

5. 超聲波檢測法

超聲波方法是通過壓電晶體把超聲波信號轉化為電荷，通過前置放大器放大電荷量后，再轉化為光信號，經(jīng)由光線傳導至光電元件，把光信號轉化為電信號，通過放大器顯示在示波器上。近代超聲波測量局部放電所用的儀器頻帶多取60kHz-300kHz。隨著近年來硬件技術的發(fā)展，光纖、噪聲放大器的工作效率明顯提高。南安普頓大學成功開發(fā)了這種檢測系統(tǒng)。美國AIA公司也成功將這項技術做成產(chǎn)品，生產(chǎn)了電纜超聲局部放電檢測儀。我國近些年許多學校以及科研機構也對超聲傳感技術做了研究和開發(fā)，例如華東電力試驗研究院和上海電力公司等。

各種方法的優(yōu)缺點對比如表所示。

XLPE電纜PD檢測方法比較

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