王友国 高翊钧
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摘要：本文主要目的是研究在10kV配电网运行状态下电力电缆局部放电监测器的可行性。通过研究当前国内外先进的电力电缆局部放电监测技术，我们将比较并选择有效、准确、便携式且易于测量的电缆局部放电监测器。监测器在实际操作过程中收集数据，以获取电缆局部放电的特征信号，并通过软件和硬件的处理，实现了工作状态下电力电缆的局部放电监测。
关键词：10kV配电网；电力电缆局部放电监测；相关研究
伴随城市发展对电力需求的增长，在10kV配电网中电力电缆的使用逐年增加，并且对电力电缆安全可靠运行的要求也在增加。当前，传统的电力电缆监测方法无法满足电缆完整性测试和日常操作可靠性的要求。因此，电缆局部放电监测的研究和检查得到高度重视，并且，用于电力电缆局部放电的在线监测和离线监测技术逐步推广和使用。通过在10kV配电网电力电缆的工作状态下进行局部放电检测的研究和应用，并采用在不破坏电缆绝缘的情况下不需要停电的局部放电检测技术，可以预先预防电缆故障从而确保电缆安全可靠运行。电缆工作状态下的局部放电检测技术是高度可行、简单、方便的，因为电缆线路不需要停电，并且可以通过放电脉冲的波形特性来有效地识别电缆的局部放电信号。根据国外惯例的结果，识别结果是高度可靠的，因为它们可以真实反映在工作电压和设备工作条件下的绝缘性能。因此，在10kV电网电力电缆工作状态下研究局部放电监测技术，监测局部放电状态，及时进行合理的维护，修理和更换，对于避免发生事故，确保电缆的可靠运行非常重要。
一、局部放电原理概述
在制造和实施过程中，交联电缆的绝缘体内部有残留物，但是在存在这些物质的区域中，其击穿电场强度相对较低，因此很可能会发生放电现象。在电场的作用下，绝缘系统只有一小部分被放电，并且没有渗透到电压导体之间，该现象是所谓的局部放电现象。由于在导体附近可能会或可能不会发生局部放电的事实，使实际情况更加复杂。这种局部放电的线性顺序并不大，但是会加剧绝缘的老化现象，甚至会导致绝缘的损坏。因此，交接测试中提出了一种本地检测方法，主要是通过检测本地信息来了解有关潜在危险和障碍的更多信息，并尽快启动以避免安全事故。通常，局部放电现象发生在内部绝缘位置，如下图所示。
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在电场的影响下，小气隙中的空气分子开始解离，气泡中的正电子和负电子开始逐渐向两端聚集。随着气泡的电场强度逐渐增加，气泡会被刺穿，电荷会被中和，从而形成脉冲电流。局部放电的出现实际上与电缆的老化有关，电缆的老化可分为电导老化和电离老化。电导率的老化意味着存在内部电子极化，从而形成在部分放电中反射的电分支。电离的老化是早期水生分支的形成，并且随着电场影响的持续，逐渐发展成电场过载，从而导致绝缘能力降低的问题。电力电缆发生局部放电的条件可以从电缆的操作和维护经验中得出。电缆的部分放电首先需要一个工作电压条件，然后是一个时间条件。仅在长期电压下才会发生局部放电。局部放电的出现可能表明电缆绝缘体存在安全问题或威胁性缺陷，但是为了积极地进行调查并提高电源电缆的安全性，电源电缆应注意局部放电监测。
二、局部放电的检测方法
局部放电的检测基于局部放电引起的各种现象，局部放电的状态以能够表达该现象的物理量为特征。当绝缘体内部发生局部放电时，会发生许多现象，例如电脉冲，电磁波，超声波，光和热，并且还会出现一些新产品，气压和化学变化。根据上述外观特征，常用的局部放电检测方法是脉冲电流法，高频电流法（HF-CT），超声波法（AE，所谓的声辐射法）和超高频法（UHF），光测量方法，温度测量方法和其他方法。鉴于许多10kV配电网电缆的特性，检测停电的难度，对电源可靠性的影响以及繁重的测试工作，本文将采用三阶段测试，诊断和监测方法。
（一）电缆局部放电的快速检测阶段
测试方法为暂态接地电压波法（TEV）和高频脉冲法（HFCT）。也就是说，TEV传感器连接到高压开关装置的外壁，而HFCT传感器在10到30秒内固定到10kV电缆的接地线，10kV电缆的局部放电监控已完成，测试结果显示了局部放电的幅度。同时，可以使用不同的LED颜色来表示隔离，并快速识别高压开关设备和电缆的放电情况。在测试过程中，设备会自动收集并记录相关数据，并在配电网电缆的各种操作条件下进行累积。结合国外的成熟经验和标准，我们参考成熟的外国人，并研究和建立确定适合当地情况的局部电缆放电水平的标准。经验可分为三个级别：良好的绝缘，绝缘警告和边缘警告。
（二）“指纹”诊断识别阶段
在快速测试中，通过电磁波方法（EM）诊断和分析放电水平达到绝缘警告和隔离警报水平的电缆。在10kV电缆接头处，电缆的中端或绝缘薄弱的可疑区域，电磁传感器位于电缆附近。使用高达100 MS/s的超高采样率获得局部放电信号，使用国外先进的算法和噪声识别技术获得局部放电指纹，以及10kV电缆放电失败的类型和严重程度，准确识别程度并采取相应措施，确保10kV电缆可靠运行的技术措施。“指纹”图的不断改进和积累大大提高了操作员识别和诊断电缆绝缘故障的水平。
（三）电缆的局部放电监测阶段
在“指纹”诊断和识别阶段之后，10kV电缆不需要退出运行，但“带病运行”的部分采用“在线”监视方法。即，通过HFCT从电缆头的接地线对电缆的局部放电进行长时间的监视。由于局部放电数据量很大，因此需要使用测量设备实时收集和存储数据，并通过GPRS无线传输或USB读取技术对测试结果进行监视和分析。电缆的确切局部放电量和放电规律可提供数据支持和可靠保证，以消除隐患。通过这种方式，可以监控10kV配电网电缆中电缆绝缘的变化过程，积累了从绝缘警告到绝缘警告和故障的变化规律，并采取了电缆绝缘警告后的技术措施。现场提供测试数据（下图）。通过三步检测，诊断和监视，可以对完整的电缆进行快速识别，故障诊断和预防性监视，从而可以考虑建立适合所在地区实际情况的电缆操作数据模型。
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结语：综上所述，随着现代社会的飞速发展，人们越来越重视电缆的安全运行。通过监测10KV电缆的局部放电，可以对电缆的绝缘情况作出预警，并进一步确保电网的安全运行。电缆制造领域中局部放电检测的情况变得越来越明显，这可以作为电缆绝缘质量的预警，并为电力网络的可靠运行提供有效且事实上的基础。本文提供的“三步法”实施可提高电源的可靠性，能够监视10kV配电网络电源电缆的局部放电而不会出现电源故障，及时发现并提供电缆隔离，它旨在消除隐患并提供动力。系统从预防阶段过渡到预测阶段，以进一步改善电力电缆的安全可靠供电，减少突发事故，减少停电时间，减少停电次数并减少停电次数，确保稳定运行并改善配电网可靠率，这对电缆的安全性和避免紧急情况具有非常重要的作用，并且是当前值得推广的重要方法。
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