电缆局放定位技术分析以及应用

电缆局放定位技术分析

    电力电缆运行在严重的电磁干扰环境下，这使得电力电缆带电定位技术难以满足实际工程需求，目前应用更为广泛的是离线定位方法。对于电力电缆中局部放电信号所处位置的定位措施，主要分为阻抗法、行波法、波反射法。

    1、阻抗法，在使用阻抗法对电力电缆进行局部放电定位时，通常把电力电缆视为一个整体的集总元件。实验中假设相同时刻电缆各部分电流数值大小一致、电压相位相同，线路电阻与长度成正比。电桥法电路结构简单，操作方便，测量精度高。然而，其应用范围较窄，只能用于特定的几种电缆故障类型。倘若电缆故障产生较高电阻，会致使通过电桥的电流减小，检流计无法满足检测要求，也就无法获取准确的故障点位置数据，从而难以准确判断故障。

    2、行波法，行波法中对电力电缆故障点定位的初始方法是低压脉冲法和脉冲电流法，后来在此基础上又开发了二次脉冲法。低压脉冲法向实验电缆输入原始脉冲，脉冲在电缆中流通，遇局部放电位置因阻抗不匹配产生反射回波，统计反射波传回时间，依据公式就能求出故障点位置。但对于高阻故障，低压脉冲法无能为力，这时脉冲电流法就发挥了作用，它通过采集电流信号，当高压脉冲造成局部放电位置绝缘击穿产生短路电弧和跃变电流行波，利用 CT 互感器读取数据信号，根据往返时间确定故障距离。二次脉冲法先发送低压脉冲获取全长波形，再设定高压脉冲造成绝缘击穿输入测试脉冲，分析先后检测记录的不同极性反射信号得出局部放电位置。

    3、波反射法，进行局部放电现象检测时，常用的有低压脉冲反射法、脉冲电流测试法和衰减法。波反射法是给电缆端口加脉冲波，其在电缆中传播，遇击穿点或端部反射，传感器接收并记录反射时间，依时间差定位局部放电点。近二十年，波反射法发展显著，如今多采用弧反射法，电缆高压燃弧后低压脉冲波改变，通过前后波形重合显示的分叉点可确定局放缺陷位置，不同电缆材质和事故类型产生不同反射波形，借此能分析故障类型和定位故障点。

    综上所述，交流耐压法、直流耐压法以及超低频法虽有各自适用性，但总体检测效果欠佳。而且，现有的电力电缆局放试验还存在一些缺陷亟待解决：

    1. 交流耐压法试验设备所需电源容量大，设备数量多且沉重，加大了现场试验的工作量与成本。

    2. 直流耐压法充电时间长，会进一步导致电缆绝缘老化。

    电缆局放在线监测是指在电缆运行过程中，实时监测电缆内部的局部放电现象。局部放电是指在高压设备中的绝缘介质在高电场强度作用下，发生在电极之间的未贯穿的放电。这种放电只存在于绝缘的局部位置，若不及时处理，会腐蚀电缆绝缘层，可能导致电缆或附件受到损坏和故障。

电缆局放在线监测系统组成

    电缆局放在线监测系统通常由高频传感器、就地采集单元和后台诊断平台组成。其工作原理如下：

    1. 高频传感器：一般为穿心式结构，在不改变电缆原有结构的前提下，通过环绕于电缆接地线或电缆本体，拾取电缆内部绝缘局部放电信号，并经由同轴电缆将信号送至就地采集单元。

    2. 就地采集单元：对信号进行降噪、滤波、识别和存储。就地采集单元之间通过光纤进行数据传输和精确对时，将局部放电的幅度、相位、到达时刻等信息送至后台诊断平台。它具备不间断工作、精确对时、数据存储等功能，即使网络中断或后台主机关机，也不会影响数据采集和分析，数据能够在恢复时及时上传。

    3. 后台诊断平台：具有强大的分析和定位功能。它可以完成对局部放电信号的诊断和定位，生成相关放电图谱和报警信息。通过相关规约将监测数据、报警信息、放电图谱及定位信息发送至用户数据中心。其功能包括数据存储与展示，可组态化显示被监测设备的一次接线图，以及各传感器检测到的关键参数和各类放电统计图谱，并能显示任意参数任意时间段的发展变化趋势；数据统计与分析，可统计和显示各通道的三维实时 PRPS 图谱、三维 PRPD 图谱等，实现准确的局部放电类型分析；局部放电类型识别，基于放电类型专家数据库中大量的局部放电数据样本，对缺陷类型具有准确的识别能力；局部放电在线实时定位，只要沿电缆分布的相邻两只传感器都接收到某一局部放电信号，系统即能够通过脉冲到达时间比较法计算出局部放电源的精确位置，定位精度可达到电缆长度的1%。

电缆局放在线监测系统的特点

    1. 实时监测电缆的运行状态，及时发现和处理电缆出现的故障，避免因故障导致的电力供应中断和系统安全问题，保证电缆运行的安全稳定。

    2. 实时监控电缆的故障模式，以便对电缆的维护保养工作进行计划式和定期的维护，有效降低电缆故障率，减少设备损耗和维修成本，提高电缆的运行安全性。

    在实际应用中，需注意系统的抗干扰措施，以确保测试数据的真实可靠。同时，不同厂家的设备在性能和参数上可能存在差异，选择时需综合考虑多方面因素。