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电缆局部放电试验学习资料

电缆局部放电试验学习资料保定华电电气有限公司

电缆局部放电试验学习资料

一、电工原理的有关基本概念

1.什么叫交流电?

2.什么叫正弦电流和电压及其有效值?

3.放电脉冲信号基本特征

4.什么叫容抗、感抗?

5.什么叫电场强度、击穿场强?

二、局部放电的基本概念

1. 什么叫局部放电

2. 局部放电的基本名词概念

3. 局部放电出现的部位

4. 局部放电产生的危害

5. 局部放电产生的过程

三、局部放电测试方法

1．局部放电测试原理

2. 局部放电测试设备

3．局部放电测量步骤

4．产品标准对局部放电考核指标要求的变化

5. 典型的放电谱图

一、电工原理的有关基本概念

1.什么叫交流电?

在实际电路中（如仪器设备的工作回路、电力传输线路）电流、电压都随着时间而变动，有时不仅大小随时间在变动，而且方向也可能不断反复交替地变动着。工程上所常遇到的变动电流，其方向和大小均随时间作周期性变化，这种电流称为周期电流。图1中的曲线就表示一种周期电流，通常把这种曲线称为波形。

图1：周期电流i 的波形

周期电流经过一定时间T ，电流的变动就完成一个循环，故T 称为周期；周期以秒（s ）为单位。单位时间内电流变动所完成的循环（或周期）数称为频率，用字母f 表示。根据这个定义，频率恰好是周期的倒数，即 T f 1

频率的单位为1/秒，又称为赫兹（Hz ）,简称赫。

大小和方向都随时间变动，而在一定周期内平均值等于零的周期电流称为交变电流，简称交流。当然如果上述是电压波形时我们称为交变电压，也简称交流电。

变动电流或电压在任何一个时刻的值叫它们的瞬时值，瞬时值是时间的函数。在交流电路中，欧姆定律仍然适用。

2.什么叫正弦电流和电压及其有效值?

电力工程中所用的交变电流和电压是按照正弦规律变动的，换句话説，这些交

变量是时间的正弦函数，波形如图2。例如交变电流的数学表达式为：

i=I m sin(ωt+ψ)

式中i 是电流的瞬时值。

图2：正弦波形

周期电流、电压的瞬时值都随时间而变，计算时很不方便。因此，在实际进行计算时，常用一个称为有效值的量。以周期电流i 为例，它的有效值（用大写字母I 来表示）定义为：

m m T I I dt i T I 707.02

102===? 周期性变动量的有效值等于它的瞬时值的平方在一个周期内的平均值再取平方根，因此有效值又称为方均根值。

在工程上一般所説正弦电压、电流的大小都是指有效值来説的。例如照明所用的交流电压是220V ，是指有效值来説的。交流测量仪表上所指示的电压、电流都是有效值；交流电气设备名牌上的额定电压、额定电流也是指有效值。

3.放电脉冲信号基本特征

当高压电气设备中绝缘体内（如电缆绝缘内部）或高压导体附近在高电压作用下，如果存在缺陷，在缺陷处出现局部放电，也就是在缺陷处会有瞬时的微小电压变化，那么在电气回路中会出现微小的脉冲信号（电压或电流），此脉冲信号叫放电脉冲信号。

放电脉冲信号的特点：放电信号的频谱非常宽，大约从数百Hz 到数百MHz 。放

电信号波形很陡、很尖。一般情况下认为当电缆绝缘体内局部区域的电场强度到达击穿场强时，该区域就发生放电。所谓的局部区一般是指类似于气泡、微孔、气隙和不同介质的界面等，在放电理论中都用气体放电的机理去分析，气体放电机理分为电子碰撞电离理论和流注理论。在大气中当电极的距离比较大、气压比较高时或绝缘体的表面电阻很高、放电产生的空间电荷累积在气隙两端的介质表面上，使电场集中从而可能产生流注放电，放电波形图（见下图3a）；在绝缘内部的气隙，一般都是很薄的，通常都是电子碰撞电离放电，放电波形图（见下图3b）。

图3：气体放电波形图

a)流注放电 b)电子碰撞电离放电

从图中我们可以看出无论是流注放电还是电子碰撞电离放电，其放电脉冲的上升时间都小于100 ns。

4.什么叫容抗、感抗?

大家知道在对任何无源电器设备电气参数进行分析时都可以看成电阻、电容和电感的串、并联形式，例如电力电缆。当然有时为了分析简单起见，把电器设备中参数比较小的部分忽略，例如电力电缆认为是电容性负载，变压器认为是电感性负载。

所谓电容器是存放电荷的容器，如果一个容器二端的电压是u,所带的电荷为q，那么该容器的电容为：

u q

C =

当然实际电容器中它的介质中往往会产生一定的损耗以及有一定绝缘电阻，所以在交流电压使用下会产生一定漏电流，例如电缆在施加一定的电压情况下，会产生一定的泄露电流。因此电容器也是一个负载元件，既然是负载元件，就有阻抗。对于电容器负载来讲，其阻抗就叫容抗。容抗的大小fC

C X c πω211== , I=2πfCU 上式中f 为交流电的频率，C 为电容器的电容。当交流电的频率越高或电容器的电容越大时，其容抗就越小。

同样我们也可以説明电感元件的阻抗，叫感抗。

感抗的大小fL L X l πω2==

上式中f 为交流电的频率，L 为电感元件的电感。当交流电的频率越高或电感器的电感越大时，其感抗就越大。

在电路中如果既有电容器又有电感器，如图4所示，例如我们在进行局部放电试验时，在试验回路中被试电缆是电容器，变压器是电感器。

图4：串联谐振原理图

由于在交变电压作用下，电容器与电感器上的电流方向刚好相反，所以在此回路中

容抗和感抗是相互抵消的，这就是串联或并联谐振的原理。当电路中c l X X =时，回路发生谐振。

fL X fC

X l c ππ221=== LC f 12=

=ωπ

5.什么叫电场强度、击穿场强?

所谓电场强度是指绝缘结构单位距离上所承受的电压。而击穿场强是指绝缘结构所承受的最大电场强度。

绝缘材料在一定电场强度范围内电压和电流的关系符合欧姆定律，但当电场强度超过一极限值时，通过介质的电流与施加与介质的电压关系就不符合欧姆定律，而突然猛增，如图5所示，这时绝缘材料被破坏而失去了绝缘性能，这种现象称为介质的击穿。发生击穿时的电压称为击穿电压。对于绝缘材料通常是以平均击穿场强E B 来表徵绝缘强度。 )/(m V d U E g g =

式中：U B -击穿电压（V ）；

d-击穿处绝缘厚度，（m ）。

击穿场强是绝缘材料的基本电性能参数之一。如果一根电缆其绝缘发生了击穿，它就去了运行功能。

图5：电流与电压的关系

平时进行电线电缆耐电压试验，与上述的击穿强度试验有所区别，耐电压试验

在某种意义上讲是非破坏性的，而击穿强度试验是破坏性。上述击穿场强计算公式是表徵绝缘材料的计算公式，而对于电缆产品来说，可以用下列公式计算电缆的击穿强度(仅对圆形线芯)。

)/()/ln(m V R R R U E C

c g g = 式中：U B - 击穿电压（V ）；

R C –导体半径，（m ）；

R –绝缘线芯半径，（m ）。

局部放电的产生实际是绝缘结构中某部位（例如电缆绝缘内的缺陷）出现局部击穿，也就是説在外加电压逐步提高的时候，该部位的电场强度到达了击穿场强的数值。

二、局部放电的基本概念

1. 什么叫局部放电

在电场作用下，绝缘体中部分区域发生放电短路的现象称为局部放电，但在电极之间不形成通道。

2. 局部放电的基本名词概念

起始放电电压：

当外加电压逐渐上升，达到能观察到局部放电时的最低电压，即为起始放电电压。并以有效值U i 来表示。这里讲的能观察到的局部放电，取决于系统的测试灵敏度。

几种典型绝缘结构的放电起始电压，可以大致估算如下：

平板电容器中，固体介质内含有偏平小气泡时，如图6，起始放电电压： ()[])(1kV d E U r r

CB i δεε-+= E CB —气隙的击穿场强（kV /mm ）;

εr —固体介质的相对介电常数；

d —介质的厚度（mm ）；

δ—气泡的厚度（mm ）。

图6: 固体介质内含有偏平小气泡示意图

在平板电容器中，若固体介质内含有球形气泡时，起始放电电压：

())(312kV d E U r r CB i ??

????++=εεδ 对于圆柱体绝缘结构，含有与圆柱体导体圆轴同一弧形的薄层气泡时（如图7），起始放电电压：

)(1ln 111ln 112kV r r r r E U r r CB i ??

??????? ??+???? ??-+???? ??+=δεε

图7：固体介质内含有球形气泡示意图

熄灭电压：

当外加电压逐渐降低到观察不到局部放电时，外加电压的最高值就是放电熄灭电压，并以有效值U e 来表示。这里讲的观察不到局部放电，取决于系统的测试灵敏

度。

视在放电电荷（q a ）:

在绝缘体中发生局部放电时绝缘体上施加电压的两端出现的脉动电荷称之为视在放电电荷。视在放电电荷的大小是这样测定的：将模拟实际放电的瞬变已知电荷注入试品的两端（施加电压的两端），在此两端出现的脉冲电压与局部放电时产生的脉冲电压相同，则注入的电荷量即为视在放电电荷量。单位用皮库（pC ）表示，在一个试品中可能出现大小不同的视在放电电荷，通常以稳定出现的最大的视在放电电荷作为该试品的放电量。

视在放电电荷（q a ）与实际放电电荷(q c )的关系：

可以通过等效电路推导两者之间的关系

c c

b b a q C C C q ?+= 由此可见，视在放电电荷总比实际放电电荷小。在实际产品测量中，有时放电电荷只有实际放电电荷的几分之一甚至几十分之一。

放电重复率N:

在测量时间内，每秒钟出现放电次数的平均值称为放电重复率，单位为次/秒。实际上受到测试系统灵敏度和分辨率能力所限，测得的放电次数只能是视在放电电荷大于一定值时放电间隔时间足够大的放电脉冲数。

3. 局部放电出现的部位

按照局部放电的位置分类，大致有三种形式。如图8所示。

图8(a)-电极尖端附近的空气隙中发生局部放电，其余绝大部分气体仍然保持绝缘状态，这种绝缘结构以气体介质为主，例如高压架空线和针尖对平版间的电晕放电等。

图8(b)-电极与介质之间层状气隙中发生的放电，电极下气隙击穿后，全部电压加在其余介质上。

图8 ：局部放电的几种形式

图8 (c)-介质内部存在的气隙或气泡放电，它不直接发生击穿，是各种绝缘结构中广泛出现的局部放电状况。例如电缆导体屏蔽与绝缘的交界面、导体（电极）的边缘（毛刺）或绝缘内部气隙。

4. 局部放电产生的危害

局部放电是绝缘介质中的一种强场效应，它在电介质现象和电气绝缘领域均有重要意义。通常介质在局部放电的作用下能引起电气性能的老化（电老化）和击穿，它对绝缘的严重影响是不容忽视的。大致有以下几方面的作用：

第一，电的作用，亦既带电粒子（电子、离子等）的直接轰击作用。空气中的局部放电从放电形式看属于流柱状的高压辉光放电，其中产生大量的带电粒子，在这些粒子的轰击下，对于固体介质来说，这些粒子在电场作用下加速运动轰击介质表面，使介质发生老化。由于加速运动的电子之轰击作用能使高分子固体介质的分子主键断裂而分解成低分子，同时又使介质温度升高发生热降解外，还在介质表面形成凹坑且不断加深，最后导致介质击穿。

第二，热的作用，在靠近介质表面的5×10-17米的局部体积中因发生一次局部放电，在10-7秒内能使介质温度升为170℃，有时因放电作用甚至达到1000℃的高

温，因此有可能引起介质的热熔解或化学分解。

除热的作用之外，局部放电产生的光作用（主要在紫外线范围），还能使塑料有机介质发生光老化、龟裂等现象。

第三，化学作用，由于局部放电产生的受激分子或因二次生成物的作用，介质受到的侵蚀可能比电、热的作用结果更大，聚乙烯的加速老化指出，每次10-11库的放电量所侵蚀聚乙烯的体积为10-21米3。金属电极附近的放电比介质内部气隙放电的危害大得多，前者的侵蚀能力为后者的10倍左右。原来聚乙烯介质在放电作用下，还会在空气或氧气中生成含羰基（CO）的由表及里的氧化层，产生H

O、CO和CO2

等分解物。如果有潮气，则生成二元酸（COOHCOOH），这种分解挥发速度与放电量成正比（但在纯氮或氩气中几乎不老化）。在局部放电作用下发生这些化学反应的结果是，所生成的氧离子、受激的氧分子或氧原子对曝露在外的介质表面的作用，发生

O和CO等，表现为重量减轻。因为这些活性氧的寿命很短，氧化使聚乙烯分解出H

所以仅限于对直接曝露表面的作用，而二次生成的臭氧O

、NO则与聚乙烯反应生成

羰基化合物，特别是O

与空气和水分作用所产生的硝酸和亚硝酸等硝基化合物，不

仅对介质有强烈的腐蚀破坏作用，而且对金属材料如铜导体，能在其表面形成铜绿及硝酸铜粉末等不良后果。

从以上的分析可见，局部放电使绝缘材料老化，所以必须加以防止。其方法就是合理选用材料，确定几何尺寸和采用严格的工艺过程制造不含气隙或其他杂质的绝缘材料，可是后者往往有很大困难。这就需要采取降低气隙中电场强度的措施，并期望研制出耐局部放电性能优良的介质材料和提高耐放电性的添加剂等。

5.局部放电产生的过程

介质发生局部放电的等效电路

当绝缘的介质损耗不大时，在交流电场下，包含内部气隙的绝缘可用图9

图9：具有内部放电的介质的等效电路

a)实际介质 b)等效电路 1-气隙 2-电极 3-介质

所示的等效电路代表。图中C c 表示内部气隙的电容，C b 表示与气隙相串联的介质电

容，C a 表示电极下除C c 、C b 以外的介质电容。

对于表面放电，只要把电极边缘区域内电极对绝缘表面间的电容看成C c ，如图

10所示，则上述等效电路也是适用的。

图10 ：表面放电的介质

在一般情况下，气隙的尺寸较小，等值电路中的参数满足如下关系：

C a ＞＞C b , C a ＞＞C c , C c ＞C b

在电压作用下，如果绝缘内部气隙中电场强度达到气体的击穿场强，气隙就开始放电。放电结果产生大量正负离子，这些正负离子在电场作用下各自向气隙上下壁移动，建立反向电场，使气隙中的总电场强度下降，放电熄灭。这样的放电持续时间很短，大约为108-～109-秒。因此放电时气隙上的电压下降几乎是瞬间的。

如果对含有气隙的电缆绝缘加上交流电压，当电压大到足够使气隙击穿时，由于电压的大小与方向是变动的，放电将反复出现。这种现象可以用下图来解释。图中U a 表示施加于电缆绝缘上的交变电压，U c 表示气隙上受到的分压。由图11可见，

当U c =U c1（U c1 是气隙的击穿电压）时，气隙击穿，产生空间电荷，即正负离子。此

时电荷产生反向电场△U ，气隙上的总电压下降△U （图11(b)），即下降到

图11 ：放电时气隙中的电场强度

U c2（图(c)），放电熄灭。随着电压的上升，气隙上的总电压再一次达到U c1，第二次

放电发生。跟随着这次放电又增加了新的空间电荷，因而反电场加倍，气隙上的总电压又下降△U ，放电熄灭。电压继续上升，放电依次重复，直到前一次放电熄灭后到达峰值的增量不足△U 为止。

此后外施电压经峰值减少，到空间电荷的反电场与外施电场U c 之差达到气体的

击穿场强，气隙按空间电荷的反电场方向放电，空间电荷减少，反电场减弱，放电熄灭。当外施电压继续在反方向增加，放电不断发生，气隙中形成与原极性相反的空间电荷电场，直到外施电压一周内的放电过程完成为止。

由图11可见，放电集中在外施电压上升或下降最陡的区域。当外施电压增加时，放电次数增加。当外施电压超过一定值后，内部放电可以在外施电压的零值附近发生。

三、局部放电测试方法

1 局部放电测试原理

1.1 局部放电检测方法

1.2 脉冲电流法测试原理（直接法）

大家已经对局部放电的产生及其危害有所了解，由于局部放电信号是微弱的、频率分布比较宽的脉冲信号，如何准确测量，吃透其影响因素，涉及的专业知识比较广，所以充分理解其测试原理是非常必要的。

到目前为止电线电缆行业中局部放电测量都采用脉冲电流法，制造企业都采用脉冲电流法中的直接法（适用于大长度），对于短样可以采用平衡法进行检测。

脉冲电流法测测量原理是如图12：产生一次局部放电时，试品C

两端产生一个

瞬时的电压变化△U ,此时如经过一耦合电容C

k 耦合到一检测阻抗Z

上，回路中就

会产生一脉冲电流I。将脉冲电流I流经检测阻抗产生的脉冲电压予以采集、放大和显示等处理，就可以测定局部放电的一些基本量（如放电量大小、单位时间内脉冲数等）。

图12：脉冲电流法的基本原理图

S—试验电源；C

X --试样电容；C

--耦合电容；Z

—检测阻抗；M—局部放电检测仪

R L

图12a): RC 检测阻抗图12 b):LCR 检测阻抗

假定在试品上（电缆的导体与金属屏蔽间）由于局部放电产生一个电压变化△U ，我们用上图中表示的有关参数，可以推导出下列公式： d

k d k x C C C C C q U ++=?， q 为视在放电量 x k

d d d k k d k d k x d k k d C C C C q C C C C C C C C q C C C U U )1(++=+?++=+??=? x C 为试品电容（相当于电缆的电容）

； k C 为耦合电容（在测试回路中）

； d C 为检测阻抗的电容（在检测阻抗内）

； q 为视在放电量。

上式表示视在放电量与检测阻抗二端放电初始电压的关系，如果能测出d U ?，就可以获得放电的视在放电量。从上式中可以看出，d U ?的大小与试样电容、耦合电容和检测阻抗电容的大小有关。试样电容愈大，d U ?愈小，测得的视在放电量就愈小；耦合电容愈大，d U ?愈大，测得的视在放电量就愈大；检测阻抗电容愈小，d U ?愈大，测得的视在放电量就愈大。

为了便于掌握，我们用图13所示的例子进行比对，加深对局部放电信号测量的理解。

容器乙容器甲图13：局部放电信号传输等效原理图

（二个体积不等的水桶用一个水管相连，）

有二个体积不等的容器装有一定高度的水，用一根水管相连，使得两个容器的水位相等。当在大容器的上方用一颗小石块扔下时，在大容器中的水中会形成水的波浪，此波浪会在水管中向小容器中传递。水的波浪传递与局部放电信号传输是相似的，对应关系如下：

所以研究测量局部放电技术，也就是采取各种措施提高测量d U ?的准确度和精度。

理论研究表明：检测阻抗二端的脉冲电压d U ?的正确测量有赖于测试回路对脉冲电压d U ?的时间响应以及放大器的频带宽度。

大家知道一般检测阻抗有二类，RC 型检测阻抗，如图12中的a),另一类为LCR 型检测阻抗，如图12中的b)。

下面分析一下二种类型检测阻抗的特点：

RC 型检测阻抗：

从图12a)中看出：当d C 被放电脉冲电流充电以后，立即向R 放电，在电阻R 二

端由于放电产生的电压随时间成指数衰减，如图14所示：

数学公式为：τt d d e U t U -

?=)( τ为检测回路的衰减常数，R C e =τ, e C 是检测回路的等效电容

0 t

图14：RC 检测阻抗输入t t U d --)(

的关系由上述分析可见，脉冲电压d U ?与R 无关，但R 影响电压衰减的时间常数，如

果R 小，则放电脉冲衰减得快，假定放大器反映迟钝，也就是上升时间长，则记录的电压远小于d U ?。

图14中的)(t U d 的响应也可以用衰减指数的频谱（如图15所示）（即把指数曲线分解为许多不同频率的组分）与放大器的频带宽度的比较来分析，从图中可以看出)(t U d 的频谱很宽，因此放大这种局部放电的信号，需要使用宽频放大器。一般测量局部放电用的宽频放大器，其通频带在几百千赫到1兆赫范围内。 )(ωd u

0 ω

图15：RC 输入)(t U d 的频谱

LCR 型检测阻抗：

如果输入阻抗由电感L 、电容C 、电阻R 组成（如图12b ），则在试样放电的一瞬间，与上述RC 电路一样，电压按电容的反比分配，因此输入电路上的初始电压d U ?与RC 电路相等。但是，当C 被放电脉冲电流充电后，与RC 电路不同，在输入电路二端产生一个衰减振荡，如图16所示。

)(t u d 对应的衰减振荡脉冲的频谱，如图17。由图可见，局部放电信号的频谱分布在很窄的频率范围内，因此放大这种信号只需一只选频放大器，选频放大器通频带的中间频率应该与衰减振荡频率一致。衰减振荡频率由测量回路的参数决定（L,C d , C x , C k ,），因此对不同的试样，衰减振荡频率将改变。（这就是局部放电

测试仪中为什么要设置几个频段的原因）。为了避开无线电广播的干扰，一般测量频率位于无线电广播器以外的频率范围，例如500千赫一下及2兆赫附近。选频放大器的频带在2千赫到50千赫范围内。

)(ωd u

0 0

ωω

的频谱

图17：LCR输入)(t

2. 局部放电测试设备

由千伏安容量满足被试电缆长度要求的高压电源，高压电压表，测量回路，放电量校正器，双脉冲发生器和全屏蔽室，双屏蔽隔离变压器，线路滤波器，高压滤波器等组成。如有必要，还包括终端阻抗或反射抑制器。试验设备所有部件的噪声水平应足够低，以得到所要求的灵敏度。

2.1全屏蔽室

局部放电检测是对每盘电缆成品进行的出厂试验项目。所以在设计生产工艺流程中就应设置有局部放电试验区域。典型的布置方案是将试区放在生产线同一车间中。当电缆芯经过挤出交联系统，又经屏蔽、成缆、护套制作工艺后，即可用行车吊运到试区剥切试验终端准备试验。经试验合格的电缆再用铲车送到成品仓库准备出厂。现在不少工厂为了严格把关，减少后工序的盲目性，电缆芯完成金属屏蔽就先送到局部放电试验室进行检测。这种环境中进行局部放电检测会遇到许多相当强的电磁干扰：如各挤塑机头的晶闸管加热装置、各种大功率电机、行车、弧光灯和继电保护装置等等。各种干扰可能形成空间电磁波直接辐射到测试回路中，或通过变压器感应耦合从电源进线进入，也可能通过静电耦合到水泥地钢筋网上，经钢筋直接传导到试区地下，再耦合到测试回路中。经过对干扰的研究，现在世界各国已有了在工厂环境条件下能可靠地进行局部放电检测的商品化设备系统。其特点是试验区与工厂地坪相互绝缘隔离、单点接地、电磁屏蔽、电源滤波以及设备无放电等。全屏蔽室就是一种措施，屏蔽室用钢板制成。主要作用是将空间电磁波屏蔽，防止辐射干扰。

2.2线路滤波器

线路滤波器的主要功能也是抑制电源网络来的干扰，常用π型结构滤波器。在

电线电缆_试验方法

绪论随着国民经济的发展，电气化、自动化日益发达，近年来我国，发电量、高等级、容量，输送距离都有巨大增长。各种特殊的用电要求不断提出，这不但对电线电缆的生产数量提出高的要求，而且对电线电缆的性能、品种也提出了多样化的要求。但有很多种类的电缆只能理论上设计出来，在实际生产中由于工艺、原材料的选择等存在问题使得生产出来的线缆达不到其性能的要求；还有一个重要的原因是：在敷设安装及长期的运行过程中也会出现一些不能满足性能要求的现象。为了能进一步普及和提高电线电缆的生产和运行水平,保证产品质量,保证电网的安全运行,满足经济发展对电线电缆提出更高更新的要求，无论是科研单位还是生产厂家必须对电线电缆进行性能的检测，及时发现缺陷，进一步减少经济损失。对电线电缆的检测国外都有标准明确的规定：最具权威是国际电工委员会（IEC），国际标准委员会；不同的国家有不同的国标（GB）、行业标准（JB、MT、SH等）、地方标准。但实质是对电线电缆产品进行性能检验，生产出性能更好、更高运用到实际中。电线电缆性能的检测主要是通过试验的方法进行验证是否满足其性能的要求；试验包括：型式试验、例行试验和抽样试验。电线电缆的检测是一个世界性的课题，检测技术的发展经历了一个漫长的过程；在国外，六十年代末期英国首先研制出了世界上第一台电缆故障闪测仪。我国在七十年代初期由电子科技大学（原西北电讯工程学院）和供电局联合研制出了我国第一台贮存示波管式电缆故障检测仪DGC—711，后来又相继推出了改进型仪器。由于我国基础工业及电缆制造水平的滞后，使得电缆故障率普遍较高，反而促进了电缆测试技术在我国得到了较大的发展和突破。国检测方面处于领先地位的电缆研究所和高压研究所；电线电缆行业中对中低压电缆的性能检测方面相对较为完善，而在高压方面还存在不少空白，需要继续投入资金引进国外先进设备填充这一空白。展望未来，有许多工作等待我们去做，让我们携起手来，共同努力，为发展电线电缆性能检测做出贡献。本论文主要论述35kV及以下塑力缆的性能检测，检测的试验项目包括：型式试验、例行试验和抽样试验。由于电压等级不同，故所做的试验及要求也不尽相同；本文采用对比论述，把35kV及以下塑力缆的性能检测分为：1～3kV，6kV～35kV两部分。论述的主要容包括下列几方面：型式试验：试验所引用的标准、试验项目、试验条件、试验原理和试验结果的分析以及试验注意事项；侧重点在电气性能试验。例行试验和抽样试验：试验所引用的标准、和验项目。

国内外几种电缆局部放电在线检测方法技术分析

国内外几种电缆局部放电在线检测方法技术分析李华春周作春张文新从光北京市电力公司 100031 [摘要]：本文简要的介绍国内外几种电缆局部放电在线检测方法的原理和特点，并进行了简单的分析比较。结合国内外电缆局部放电在线检测方法研究和应用情况提出当前XLPE电缆局部放电在线监测存在的问题以及在高压XLPE电缆附件局部放电在线检测研究方面今后还需要做的工作。 [关键词]：电缆、局部放电、在线检测、分析前言常规XLPE电缆局部放电测量多采用IEC60270法，但是其测量频带较低，通常在几十到几百kHz范围内，易受背景干扰的影响，抗干扰能力差。理论研究表明，XLPE电力电缆局部放电脉冲包含的频谱很宽，最高可达到GHz数量级。因此，选择在信噪比高的频段测量有可能有效地避免干扰的影响。目前国内外已把电缆局部放电测量的焦点转移到高频和超高频测量上。 [2][1]。迄今为止，国内外用于XLPE电缆局部放电检测的方法有很多。但由于X LPE电缆局部放电信号微弱，波形复杂多变，极易被背景噪声和外界电磁干扰噪声淹没，所以研究开发电缆局部放电在线检测技术的难度在所有绝缘在线检测技术中是最高的。由于电缆中间接头绝缘结构复杂，影响其绝缘性能的原因很多，发生事故的概率大于电缆本体，同时在电缆中间接头处获取信号比从电缆本体获取信号灵敏度要高且容易实现，因

此通常电缆局部放电在线检测方法亦多注重于电缆附件局部放电的检测，或者在重点检测电缆中间接头和终端的同时兼顾两侧电缆局部放电的检测。电缆局部放电在线检测方法中主要的检测方法有差分法耦合法[6、7、8、9][3、4]、方向耦合法、电磁[13、14、15、16][5]、电容分压法[10]、REDI局部放电测量法 [18][11、12]、超高频电容法、超高频电感法[17]、超声波检测法等。在众多检测方法中，差分法、方向耦合法、电磁耦合法检测技术目前已成功应用到现场测量中。下面简要的介绍这些方法的原理和特点。 1. 电缆局部放电在线检测方法中主要的检测方法 1.1. 差分法（the differential method）差分法是日本东京电力公司和日立电缆公司共同开发的一种方法。其基本原理见图1。将两块金属箔通过耦合剂分别贴在275kV XLPE电缆中间接头两侧的金属屏蔽筒上（此类中间接头含有将两端金属屏蔽筒连接隔断的绝缘垫圈），金属箔与金属屏蔽之间构成一个约为1500～2000pF 的等效电容。两金属箔之间连接50欧姆的检测阻抗。金属箔与电缆屏蔽筒的等效电容、两段电缆绝缘的等效电容（其电容值基本认为相等）与检测阻抗构成检测回路。当电缆接头一侧存在局部放电，另一侧电缆绝缘的等效电[3] 容起耦合电容作用，检测阻抗便耦合到局部放电脉冲信号。耦合到的脉冲信号将输入到频谱分析仪中进行窄带放大并显示信号。研究发现，频谱分析仪中心频率设在10～20MHz时，信噪比最高。差分法的检测回路

变压器局部放电试验

变压器局部放电试验内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）

变压器局部放电试验试验及标准国家标准GB1094-85《电力变压器》中规定的变压器局部放电试验的加压时间步骤，如图5所示。其试验步骤为：首先试验电压升到U 2下进行测量，保持5min ；然后试验电压升到U 1，保持5s ；最后电压降到U 2下再进行测量，保持30min 。U 1、 U 2的电压值规定及允许的放电量为 U U 2153=.m 电压下允许放电量Q ＜500pC 或 U U 213 3=.m 电压下允许放电量Q ＜300pC 式中 U m ——设备最高工作电压。试验前，记录所有测量电路上的背景噪声水平，其值应低于规定的视在放电量的50%。测量应在所有分级绝缘绕组的线端进行。对于自耦连接的一对较高电压、较低电压绕组的线端，也应同时测量，并分别用校准方波进行校准。在电压升至U 2及由U 2再下降的过程中，应记下起始、熄灭放电电压。在整个试验时间内应连续观察放电波形，并按一定的时间间隔记录放电量Q 。放电量的读取，以相对稳定的最高重复脉冲为准，偶尔发生的较高的脉冲可忽略，但应作好记录备查。整个试验期间试品不发生击穿；在U 2的第二阶段的30min 内，所有测量端子测得的放电量Q ，连续地维持在允许的限值内，并无明显地、不断地向允许的限值内增长的趋势，则试品合格。如果放电量曾超出允许限值，但之后又下降并低于允许的限值，则试验应继续进行，直到此后30min 的期间内局部放电量不超过允许的限值，试品才合格。利用变压器套管电容作为耦合电容C k ，并在其末屏端子对地串接测量阻抗Z k 。

高压电缆局放试验过程步骤及注意事项

试验过程 1、闭上总电源开关、闭上控制电源开关。 2、确认屏蔽室大门已关闭，系统处于通电状态。 3、根据电缆长度和截面，选择好适当的电抗器，高压抽头。当电抗器内电动切换抽头开关已处于完毕定（流）状态时，蜂鸣器应停止声响，表明高压抽头已就绪。 4、选择合适的电压测量量程。 5、检查“调谐速度”，将它调整到最大值的约30%。 6、接通高压电源主回路。 7、升压，以升高“励磁变压器的输出电压”直到所需试验电压值的1%处，例如：试验电压为10KV，那么励磁变压器的输出电压即为0.1KV。 8、在该励磁电压下，调节高压电抗器间隙位置，使试验回路达到谐振。应注意高压输出电压，输出值达到最高时，说明回路已达到谐振状态。 9、当试验回路处于谐振状态时，再按下“升压”按钮以升高输出电压至试验电压值。 10、当试验时间到，按下“降压”按钮，降低输出电压至最小值，再按下“高压分”按钮，试验系统便切断回路高压电源。注意：切勿在试验电压很高情况下直接按下“高压分”按钮，以防造成试品击穿。 11、试验结束后，断开调压器上的“空开”，必要时应断开整个设备电流的进线开关，以保证操作人员的安全。试验前准备工作：剥电缆头：1）半导体屏蔽剥（10kV）100~150mm长，（35kV）剥500~700mm长；要求：剥切口要光滑，不允许有尖端点。2）屏蔽铜带剥切长度要比半导体屏蔽长约100mm。3）铠装钢带要剪平并清理干净。变压器油（氟里昂）准备：过滤、干燥，击穿场强应在40KV 以上。注意事项：1、做试验时不能随意开操作室的门和窗，此时，如有放电，将会出现滤电的现象，导致出现误导数据。2、试验电缆两端都应浸入到油杯中，高压引到电缆上的叫近油杯，油杯内有弹性铜针。另一短为远油杯，无弹性铜针。3、油要浸过半导体屏蔽约5~10mm，以免放电，远油杯端电缆端部要离油杯底部约10mm。

振荡波电缆局放检测和定位技术基本原理研究

振荡波电缆局部放电检测和定位技术基本原理研究随着城市电网电缆化率的程度不断提高，社会发展和进步对供电可靠性的要求也不断提高，如何准确掌握配电电缆的健康状态，制定正确的检修对策，避免因电缆本身质量问题导致的突发性事故的发生，变得尤为重要。研究发现，电缆的局部放电量与其绝缘状况密切相关，局部放电量的变化预示着电缆绝缘可能存在危害电缆安全运行的缺陷。目前，国际上应用比较广泛的振荡波电缆局部放电检测和定位技术，能够有效检测和定位配电电缆局部放电的位置且检测本身不对电缆造成伤害。本文主要从该系统的电源技术、抗干扰技术、定位技术、典型案例等方面进行介绍，为该技术的进一步推广应用、改进创新提供技术参考。近十年来，挤塑型电力电缆特别是XLPE电力电缆由于其绝缘性能好、易于制造、安装方便、供电安全可靠、有利于城市和厂矿布局等优点，在城市电网中得到广泛使用。但是这种电缆的绝缘结构中往往会由于加工技术上的难度或原材料不纯而存在气隙和有害性杂质，或者由于工艺原因在绝缘介质与半导电屏蔽层之间存在间隙或半导电体向绝缘层突出，在这些气隙和杂质尖端处极易产生局部放电，同时在电力电缆的安装和运行过程当中也可能会产生各种绝缘缺陷导致局部放电。由于XLPE等挤塑型绝缘材料耐放电性较差，在局部放电的长期作用下，绝缘材料不断老化最终导致绝缘击穿，造成重大事故。根据北京市电力公司相关统计资料表明，电缆老化、附件质量和工艺不良在 10kV 电缆故障中占有较大比重。随着电缆运行时间的不断增长，潜伏的局部缺陷对城市电网可靠性的危害将会越来越突出，对供电质量和公司形象造成的危害也会越来越大。因此，引进先进技术及时检测出电缆潜伏性缺陷的要求也越来越迫切。根据 2007 年北京市电力公司对新能源电网公司开展国际对标的重要成果并参考国内外相关文献资料，采用振荡波电缆局部放电检测和定位技术对配电电缆进行测试，能够及时发现和定位潜伏性局部放电缺陷且不会对电缆造成伤害，可以大大提高供电可靠性。振荡波电源技术电力电缆由于其电容量大，很难在现场进行工频电压下的局部放电检测。过去充油电缆采用直流试验，可以大大降低电源的要求。但对XLPE电力电缆，由于其绝缘电阻较高，且交流和直流下电压分布差别较大，直流耐压试验后，在XLPE电缆中，特别是电缆缺陷处会残留大量空间电荷，电缆投运后，这些空间电荷常造成电缆的绝缘击穿事故[1、2]。采用超低频（0.1Hz）电源进行试验，要求试验时间长，电缆绝缘损伤较大，可引发电缆中的新的缺陷[3]。振荡波电压是近年来国内外研究较多的一种用于 XLPE 电力电缆局部放电检测和定位的电源。该电源与交流电源等效性好，作用时间短、操作方便、易于携带，可有效检测XLPE电力电缆中的各种缺陷，且试验不会对电缆造成伤害[4]。 OWTS振荡波电缆局部放电检测和定位装置如图1所示。检测时可以灵活施加0—28kV的直流电压，合上半导体开关后，被试电缆与电感产生阻尼振荡。该装置可以检测的电力电缆电容范围为0.05 μF—2μF。

局部放电测试方法

局部放电测试方法随着电力设备电压等级的提高，人们对电力设备运行可靠性提出了更加苛刻的要求。我国近年来110kV以上的大型变压器事故中50％是属正常运行下发生匝间或段间短路造成突发事故，原因也是局部放电所致。局部放电检测作为一种非破坏性试验，越来越得到人们的重视。虽然局部放电一般不会引起绝缘的穿透性击穿，但可以导致电介质（特别是有机电介质）的局部损坏。若局部放电长期存在，在一定条件下会导致绝缘劣化甚至击穿。对电力设备进行局部放电试验，不但能够了解设备的绝缘状况，还能及时发现许多有关制造与安装方面的问题，确定绝缘故障的原因及其严重程度。因此，高压绝缘设备都把局部放电的测量列为检查产品质量的重要指标，产品不但在出厂时要做局部放电试验，而且在投入运行之后还要经常进行测量。对电力设备进行局部放电测试是一项重要预防性试验。根据局部放电产生的各种物理、化学现象，如电荷的交换，发射电磁波、声波、发热、光、产

生分解物等，可以有很多测量局部放电的方法。总的来说可分为电测法和非电测法两大类，电测法包括脉冲电流法、无线电干扰法、介质损耗分析法等，非电测法包括声测法、光测法、化学检测法和红外热测法等。一、电测法局部放电最直接的现象即引起电极间的电荷移动。每一次局部放电都伴有一定数量的电荷通过电介质，引起试样外部电极上的电压变化。另外，每次放电过程持续时间很短，在气隙中一次放电过程在10 ns量级；在油隙中一次放电时间也只有1μs。根据Maxwell电磁理论，如此短持续时间的放电脉冲会产生高频的电磁信号向外辐射。局部放电电检测法即是基于这两个原理。常见的检测方法有脉冲电流法、无线电干扰法、介质损耗分析法等。 1．脉冲电流法脉冲电流法是一种应用最为广泛的局部放电测试方法。脉冲电流法的基本测量回路见图3-5 。图中C x代表试品电容，Z m（Z'm）代表测量阻抗，C k代表耦合电容，它的作用是为C x与

EN 50395-2005 低压电缆的电气试验方法

EUROPEAN STANDARD EN 50395 NORME EUROPéENNE EUROP?ISCHE NORM August 2005 CENELEC European Committee for Electrotechnical Standardization Comité Européen de Normalisation Electrotechnique Europ?isches Komitee für Elektrotechnische Normung Central Secretariat: rue de Stassart 35, B - 1050 Brussels ? 2005 CENELEC - All rights of exploitation in any form and by any means reserved worldwide for CENELEC members. Ref. No. EN 50395:2005 E ICS 29.060.20 Partly supersedes HD 21.2 S3:1997 + A1:2002 & HD 22.2 S3:1997 + A1:2002 English version Electrical test methods for low voltage energy cables Méthodes d'essais électriques pour les cables d'énergie basse tension Elektrische Prüfverfahren für Niederspannungskabel und -leitungen This European Standard was approved by CENELEC on 2005-07-01. CENELEC members are bound to comply with the CEN/CENELEC Internal Regulations which stipulate the conditions for giving this European Standard the status of a national standard without any alteration. Up-to-date lists and bibliographical references concerning such national standards may be obtained on application to the Central Secretariat or to any CENELEC member. This European Standard exists in three official versions (English, French, German). A version in any other language made by translation under the responsibility of a CENELEC member into its own language and notified to the Central Secretariat has the same status as the official versions. CENELEC members are the national electrotechnical committees of Austria, Belgium, Cyprus, Czech Republic, Denmark, Estonia, Finland, France, Germany, Greece, Hungary, Iceland, Ireland, Italy, Latvia, Lithuania, Luxembourg, Malta, Netherlands, Norway, Poland, Portugal, Slovakia, Slovenia, Spain, Sweden, Switzerland and United Kingdom.

10kV 电缆振荡波局放测试系统测试要求

10kV电力电缆阻尼振荡波局部放电检测试验方案（试行）

10kV 电力电缆振荡波局部放电检测试验方案一、试验标准和目的根据要求，通过现场试验，在不损害电缆本体绝缘的情况下检查10kV 电缆的绝缘状况及其内部局部放电情况，以对其绝缘进行评估。二、试验仪器 ONSITE MV 10 型电缆振荡波局放检测系统三、试验内容 10kV 电缆振荡波局部放电检测基本原理如图1所示：图1 电缆振荡波局放测试原理用交流电源将被测试电缆在几秒中内充电至工作电压(额定电压)。实时快速状态开关S 闭合，将被测电缆和空心电感构成串联谐振回路，回路开始以的频率进行振荡。空心电感值根据谐振频率的要求进行选择，频率范围5O ～1000Hz ，相近于工频频率。图1中的中压电路一般具有相对低的介质损耗角的特点，与具有低损耗的空心电感相配，可得到具有高品质因数的谐振回路。回路品质Q 一般为30～100，振荡波以谐振频率在0.3～1s 内衰减完毕，这一过程只有几十分之一周波，并对被测试电缆充电，与50Hz(60Hz)时局部放电非常相似。振荡波所产生的局放脉冲符合lEC60270推荐值，局放脉冲定位可由行波方法完成，进而生产电缆故障图，电缆电容C 和δtan 值可通过振荡波的时间和频率特性来计算。 LC f π2/1=

1、被测电缆要求及测试前准备 1）局放测试前，将电缆断电、接地放电，两端悬空，布置好安全围栏； 2）尽量将电缆接头处PT、避雷器等其它设备拆除； 3）电缆头擦拭干净，电缆头与周边接地部位绝缘距离足够； 4）收集电缆长度、型号、类型、投运日期等电缆参数； 5）电缆长度L：电缆一侧测量方式：50m≦L≦6km；电缆两端测量方式：L＞6km。 6）测试用电缆用发电机、10KV放电棒、接地线、220V电源插盘。 2、振荡波局部放电试验 2.1 电缆局放校准。采用ONSITE MV 10型电缆振荡波局部放电测试和定位仪，图2所示为校准界面：图2 局放校准界面测试要求： 1）将局放校准仪连线的接线端分别夹在被测电缆的线芯和屏蔽上； 2）注意在高压测试开始时将校准器连线拆除； 3）局放校准仪的输出频率设定在100Hz； 4）校准区间从100pC～100nC均要校准。

局部放电试验

局部放电测量指导书一、适用范围本指导书适用于电力设备在交流电压下进行局部放电试验，包括测量在某一定电压下的局部放电量、设备局部放电的起始电压和熄灭电压。二、测量基本方法与步骤 2.1试验方法：根据接线方式可分为并联法、串联法，即检测阻抗与被试品串联进行测量，称为串联法；检测阻抗与被试品并联进行测量，称为并联法，此时，需加测量用耦合电容器。对于变压器来说，一般通过套管末屏处测量，类似并联法。 (1)并联法： 2.2试验步骤： 2.2.1试验接线：应根据被试品的特点完成接线，检查试验加压回路、测量系统回路；

2.2.2试验回路校准：在加压前应对测试回路中的仪器进行例行校正，以确定接入试品时测试回路的刻度系数，该系数受回路特性及试品电容量的影响。在已校正的回路灵敏度下，观察未接通高压电源及接通高压电源后是否存在较大的干扰，如果有干扰应设法排除。 2.2.3试验前试品应按有关规定进行预处理：（1）使试品表面保持清洁、干燥，以防绝缘表面潮气或污染引起局放。（2）在无特殊要求情况下，试验期间试品应处于环境温度。（3）试品在前一次机械、热或电气作用以后，应静放一段时间再进行试验，以减少上述因素对本次试验结果的影响。 2.2.4测定局放起始电压和熄灭电压拆除校准装置，其他接线不变，在试验电压波形符合要求的情况下，电压从远低于预期的局放起始电压加起，按规定速度升压直至放电量达到某一规定值（一般为局放仪在测量时可观测到的设备放电）时，此时的电压即为局放起始电压。其后电压再增加10%，然后降压直到放电量等于上述规定值，对应的电压即为局放熄灭电压。测量时，不允许所加电压超过试品的额定耐受电压，另外，重复施加接近于它的电压也有可能损坏试品。 2.2.5测定局部放电量（1）无预加电压的测量试验时试品上的电压从较低值起逐渐增加到规定值，保持一定时间再测量局放量，然后降低电压，切断电源。有时在电压升

电力电缆局部放电带电检测技术及其应用研究

电力电缆局部放电带电检测技术及其应用研究随着社会对于电力的需求不断加大，城市电网建设也随之不断扩大，这意味着，保证电力设施的安全，保证系统的稳定运行对于社会的经济发展而言有着非常大的意义。为此，社会上对于交联聚乙烯绝缘电力电缆的检测手段也在不断深入及推进[1]。目前，电力系统对于电力电缆局部放电带电检测手段主要以耐压试验为主，其中主要包括了直流耐压和交流耐压两种形式，而目前社会上所采用的检测方法主要为交流变频串联谐振的耐压方式。而通过学术界的研究发现，采取耐压试验进行检测并不能保证能为电网的运行提供可靠的保障[2]。因此，为有效提高局部放电带电的检测效率，还需要不断加强对电缆局放检测技术的研究。 1 电力电缆局部放电带电检测技术的原理及特征所谓的电力电缆局部放电带电检测技术主要是指局部的放电所产生的不同物理现象为依据，并通过对不同的物理现象进行描述来体现出局部放电的状态。就目前而言，电力电缆局部放电带电检测技术主要有目前带电检测方法主要有高频脉冲电流法、超高频法、超声波法、光学检测及化学检测法等，而本文主要选取其中比较具有代表性的高频脉冲电流法、超高频法、超声波法进行阐述。

1.1高频（射频）电流法所谓的高频电流法是一种非电接触式的局部放电测量方法，基于传统脉冲电流法延伸出来，其主要的特征在于采用高频罗氏线圈取代测量阻抗，进而能够从耦合回路中取得相应的局部放电脉冲信号[3]。在实际的电力电缆局部放电带电检测过程中，主要的检测原理如图1所示。由此可见，高频电流法与标准脉冲电流法是非常相似的。因此，在条件允许的情况下通过采取柔性工频电流传感器或电压变换器能够进行相位跟踪测量，然后通过采用PRPS、PRPD、N-Φ、Q-Φ、Q-Φ-T等统计分析模式来进行分析，探究被测变压器设备的运行情况和缺陷类型。另外，还可利用开窗技术加强对放电相位的频谱进行分析。 1.2 超高频法超高频（UHF）传感器有效感应变压器内的局部放电信号，进而获得到相关的信息，以实现对变压器运行状态的诊断。而UHF传感器可分内置型传感器和外置传感器，二者的可检测频率范围均为300-3000 MHz 的信号[4]。UHF传感器的瞬态响应好、线性度高、灵敏度高等优势，因此，采用超高频（UHF）传感器进行检测具有较高

局部放电试验原理

局部放电试验第一节局部放电特性及原理一、局部放电测试目的及意义局部放电：是指设备绝缘系统中部分被击穿的电气放电，这种放电可以发生在导体(电极)附近，也可发生在其它位置。局部放电的种类： ①绝缘材料内部放电（固体-空穴；液体-气泡）； ②表面放电； ③高压电极尖端放电。局部放电的产生：设备绝缘内部存在弱点或生产过程中造成的缺陷，在高压电场作用下发生重复击穿和熄灭现象-局部放电。局部放电的特点： ①放电能量很小，短时间内存在不影响电气设备的绝缘强度； ②对绝缘的危害是逐渐加大的，它的发展需要一定时间-累计效应-缺陷扩大-绝缘击穿。 ③对绝缘系统寿命的评估分散性很大。发展时间、局放种类、产生位置、绝缘种类等有关。 ④局部放电试验属非破坏试验。不会造成绝缘损伤。局部放电测试的目的和意义：确定试品是否存在放电及放电是否超标,确定局部放电起始和熄灭电压。发现其它绝缘试验不能检查出来的绝缘局部隐形缺陷及故障。局部放电主要参量： ①局部放电的视在电荷q：电荷瞬时注入试品两端时,试品两端电压的瞬时变化量与试品局部放电本身所引起的电压瞬变量相等的电荷量,一般用pC(皮库)表示。 ②局部放电试验电压：按相关规定施加的局部放电试验电压，在此电压下局部放电量不应超过规定的局部放电量值。 ③规定的局部放电量值：在规定的电压下，对给定的试品，在规程或规范中规定的局部放电参量的数值。 ④局部放电起始电压Ui：试品两端出现局部放电时，施加在试品两端的电压值。 ⑤局部放电熄灭电压Ui: 试品两端局部放电消失时的电压值。（理论上比起始电压低一半，但实际上要低很多 5%-20%甚至更低）二、局部放电机理：内部放电：绝缘材料中含有气隙、油隙、杂质等，在电场的作用下会出现介质内部或介质与电极之间的放电。等效原理图：

电缆局部放电试验方法

如对您有帮助，请购买打赏，谢谢您！电缆局部放电试验方法 [ 作者：admin 转贴自：中国电力试验设备网点击数：505 更新时间：2008-8-29 ] 对于制造中没有包上屏蔽的电缆线，可用图（1）的牵引试验装置对局部放电定位和检测。图（1）未加屏蔽的电缆芯用牵引法对局部放电定位其原理是把不屏蔽的电缆芯子通过一个紧贴着试验的管状电极，电极上施加试验电压，并把电极连到试验回路。管子都浸在绝缘液中（如离子水），并把这区域中不会发生干扰试验的边缘放电，液体不断循环与过滤。电缆芯接地，从缆盘经管状电极被匀速牵引至第二个电缆盘。如放电脉冲正好被检测仪观察到，放电在图中A处开始出现，在B处开始消失，这两位置都在芯子表面的C处标记离A、B为已知距离I1、I2，这些长度沿芯子标出，则放电就可确定在电缆A、B之间。至于成品电缆则不能用这种办法定位和检测。在长电缆的测试时，要考虑到行波及其在端部的反射和衰减。可归纳以下几点： 1）在没有反射波的情况下，放电所产生的电压行波在进行中其幅值虽有很大衰减，但波形与放电量成正比的面积基持不变。 2）在有反射波的情况下，传输波和反射波在检测仪的响应上要形成交迭。在检测仪具有α响应时总是形成正迭加，时则既可能正送加，也可能负迭加，而负迭加是局部放电测试的大忌，应尽量避免。因此，如没有附加措施（例如迭器）的话。应尽量采用具有α响应的检测仪。至于检测短电缆，可以当作集中参数元件考虑。测试就没有什么困难了。现在的问题是究竟多少长度的电缆可视作短电缆？说法很不统一，第二个问题是这个电缆长度和检测仪有没有关系？为此，IEC最近对此作了比较具体的规定： 1、首先用可调脉冲间隔的双脉冲发生器（模拟电缆上两个交迭的脉冲波）对检测仪测试其交迭响应特性，即所谓At/A t交线。（其中t为双脉冲峰与峰间的时间间隔，A100是t达到相当大，不会产生交迭效应时的脉冲响应检测量，先定t时的脉冲检测量）。绘制At/A100～t曲线的测试电路图见图（2）。根据检测仪响应特性的不同，大体上可作出三种类型的交迭响应特性，见图（3）-（5）。上图中不同的t值对应于脉冲传播的电缆长度。I1k=0.5·tk·U，I1=0.5 t1·U，·I2=0.5·t2·U （U约170～200m/μs）图（2）双脉冲发生器的连接图图（3）α响应检测仪的双脉冲响应关系图（4）α响应检测仪的双脉冲响应图（5）严重β响应检测仪的双脉冲响应由图（3）-图（5）可知： ①所谓短电缆，应按1≤1k作为判断依据，它与检测仪响应特性有关，1k可短至100米以下，也可长达1000米以 ②当1≤2I1，可1≥2 I2，时，虽然按长电缆考虑，但因无负交迭，所以也可以与1≤1k的短电缆一样当作集中参数试，而不必在电缆端部接匹配的特性阻抗。 ③测试长度I在2I1≤I≤2 I2范围内的长电缆时，如无附加措施，则应在电缆端部接匹配特性阻抗以抑制反射。或者用α响应的检测仪以免迭加（图4-25）。 ④检测仪的β响应愈是显著（见图5），则2I1≤I≤2 I2的I范围愈是大。局部放电检测仪的响应特性与频带选择有关，故使用时选择放大器频带时应考虑这些因素。 2、根据At/A100～t图，确定电缆长度所处的范围后，选择合适的测试电路。（1）对于I≤Ik,或I≤2 I1，或I≥2 I2的情况，可采取终端不接匹配阻抗的路：（图（6）-图（8））（2）对于长度在2Ik≤I≤2 I2范围内的长电缆，必须在电缆终端采取消除终端反射波的终端匹配阻抗（或用反射抑见图（9）。

电力电缆局部放电带电检测技术韩子圣

电力电缆局部放电带电检测技术韩子圣摘要：从电力电缆局部带电检测技术应用的重要性出发，在总结分析局部放电的基本原理的同时，对该技术的应用要点进行分析，希望通过相关的研究后，可以提升局部放电带电检测技术的应用水平，以保证电力事业能够健康发展。关键词：电力电缆；局部放电；带电检测技术前言全社会对于电力能源的需求正在逐渐的增大，而电力企业为了可以提升供电质量、保证民用电的稳定性，开始逐渐的扩大电网的规模，大量的电力工程开工建设，所使用的交联聚乙烯绝缘电缆的量在逐渐的增加。要想提升人们的生活质量，就必须要从提升电网运行的稳定性，所以就会对电力电缆的使用性能提出了更高的要求。电缆在运输阶段就需要开展必要的检测工作，需要应用电缆局部放电检测技术，为电力电缆性能的提升打下坚实的基础。 1、电力电缆诊断现状 1.1国内外现状在“状态检测”概念出现之前，供电企业普遍通过耐压试验来检验电缆的绝缘、老化状况，即通过对电缆施加几倍于正常运行电压的高电压来击穿电缆上的缺陷点，从而发现故障隐患。但耐压试验的结果受缺陷类型的影响较大，准确性不稳定。另外，耐压试验虽然可以检查出电缆的部分缺陷，但由于对电缆施加的电压较高、试验时间较长等，容易产生新的缺陷，对电缆造成二次伤害。随着研究的逐步成熟，局部放电作为度量新电缆缺陷的一种方法被业界接受。局部放电现象普遍存在，当它的放电水平和放电频次达到一定程度时，会促使绝缘状况进一步恶化，直到将绝缘击穿。很多电缆故障都是由局部放电导致的。通过测量电缆局部放电量沿电缆长度的分布，就可以对电缆的绝缘有1个直观的判断。一般来说，所施加的电压越高、频率越大，就越容易激发局部放电。局部放电是电缆发生故障的前期征兆，在局部放电易发期，检测电缆绝缘局部放电的程度，根据检测结果判断电缆的绝缘健康状况，同时，利用电缆局部放电信号，结合行波测距方法，对放电位置进行精确测定，并采取相应的解决措施，对电缆乃至电力的安全运行有着重要的意义。 1.2电力现状近几年电力开展了对网内电力电缆的缺陷分析工作，发现网内电力电缆故障较多，但有效的带电检测技术欠缺。2016年，利用局部放电带电检测系统，在网内首次开展了电力电缆状态带电检测。为进一步扩大带电检测范围，加强对检出缺陷的电力电缆解体分析，建立了电缆局部放电指纹型特征图谱库，以便掌握缺陷分析技术，提升缺陷诊断水平。同时，修编《输变电状态检修试验规程》，对带电检测相关技术作出明确要求和规定，指导基层单位开展相应的带电检测工作，从而大大提高了电力（集团）有限责任公司电力电缆运行维护水平。 2、局部放电的机理局部放电是指在绝缘介质电极间发生且未击穿整个绝缘介质的放电现象。局部放电通常发生在绝缘介质局部电场畸变严重或电场强度较高，且介质绝缘强度较低的绝缘介质的表面、内部或两种绝缘介质的交界面。常见局部放电现象主要包括：绝缘介质内杂质的击穿；高场强条件下绝缘固体或液体介质内部的局部击穿；光滑金属表面的边缘，毛刺，附着颗粒物等部位由于局部场强过于集中造成的局部绝缘介质击穿的放电现象等。通过局部放电原理及试验室试验得出产生局

变压器局部放电试验基础和原理-新版.pdf

变压器试验基础与原理 1．概述随着电力系统电压等级的不断提高，为使输变电设备和输电线路的建设和使用更加经济可靠，就必须改进限制过电压的措施，从而降低系统中过电压（雷电冲击电压和操作冲击电压）的水平。这样，长期工作电压对设备绝缘的影响相对地显得越来越重要。电力产品出厂时进行的高电压绝缘试验（如：工频电压、雷电冲击电压、操作冲击电压等试验），其所施加的试验电压值，只是考核了产品能否经受住长期运行中所可能受到的各种过电压的作用。但是，考虑这种过电压值的试验与运行中长期工作电压的作用之间并没有固定的关系，特别对于超高电压系统，工作电压的影响更加突出。所以，经受住了过电压试验的产品能否在长期工作电压作用下保证安全运行就成为一个问题。为了解决这个问题，即为了考核产品绝缘长期运行的性能，就要有新的检验方法。带有局部放电测量的感应耐压试验（ACSD 和ACLD）就是用于这个目的的一种试验。 2．局部放电的产生对于电气设备的某一绝缘结构，其中多少可能存在着一些绝缘弱点，它在－定的外施电压作用下会首先发生放电，但并不随即形成整个绝缘贯穿性的击穿。这种导体间绝缘仅被局部桥接的电气放电被称为局部放电。这种放电可以在导体附近发生也可以不在导体附近发生（GB/T 7354-2003《局部放电测量》）。注1：局放一般是由于绝缘体内部或绝缘表面局部电场特别集中而引起的。通常这种放电表现为持续时间小于1微秒的脉冲。注2：“电晕”是局放的一种形式，她通常发生在远离固体或液体绝缘的导体周围的气体中。注3：局部放电的过程除了伴随着电荷的转移和电能的损耗之外，还会产生电磁辐射、超声、发光、发热以及出现新的生成物等。高压电气设备的绝缘内部常存在着气隙。另外，变压器油中可能存在着微量的水份及杂质。在电场的作用下，杂质会形成小桥，泄漏电流的通过会使该处发热严重，促使水份汽化形成气泡；同时也会使该处的油发生裂解产生气体。绝缘内部存在的这些气隙（气泡），其介电常数比绝缘材料的介电常数要小，故气隙上承受的电场强度比邻近的绝缘材料上的电场强度要高。另外，气体（特别是空

XLPE电力电缆局部放电的在线检测

高电压技术 HIGH VOLTAGE ENGINEERING 1999年第25卷第4期Vol.25 No.41999 XLPE电力电缆局部放电的在线检测罗俊华　马翠姣　邱毓昌摘　要　通过实验进行了XLPE绝缘中间接头差分法和电磁耦合法进行局放检测研究，结果表明它们能有效地避免环境干扰。关键词　XLPE电力电缆　局部放电　在线检测 On-line Partial Discharge Detection in XLPE Cables Abstract　This paper describes several methods of on-line partial discharge detection used to XLPE power cables based on techniques of signal sampling and processing. Key words　XLPE power cable　partial discharge　on-line detection 0　引言近十年来我国城市电网大量采用XLPE电力电缆，迄今在35 kV及以下和110 kV及以上电压等级中应用分别达50 km和数百km，最高电压等级为500 kV。 XLPE电力电缆性能早期劣化或使用寿命很大程度上取决于XLPE绝缘介质的树枝状老化，而局部放电测量是定量分析的有效方法之一，即树枝引发初期局部放电量约0.1 pC左右。因此局部放电在线检测是及时发现故障隐患，预测运行寿命，保障电力电缆安全可靠运行的重要手段。局部放电在线检测方法有电磁波法、超声波法、脉冲相位分析法等多种，本文主要论及利用电缆中间绝缘连接盒的差分法和预制中间连接接头电磁耦合法，以及信号频谱分析方法。 1　局部放电在线检测投运的XLPE电力电缆绝缘缺陷产生的局部放电高频信号在电缆本体的传输过程中大幅衰减，电缆终端处采集信号非常困难。实验表明，在电缆中间接头位置采集较对电缆本体直接采集信号灵敏度高，且电缆终端及中间接头连接盒都在现场人工制作安装，其绝缘品质往往低于工厂制作的电缆本体，在电缆附件部位在线检测局部放电更为合理。 1.1　差分法在线检测局部放电差分法［1］常用于110 kV及以上电压等级XLPE电力电缆局部放电信号采集。图1为差分法在线局部放电检测回路，即在中间绝缘接头连接盒外护套表面上，金属护套绝缘分段处的接头左右两部分别固定两个金属箔电极，外接一选用适当的高阻抗Z d，利用差分法来检测电缆的局部放电信号，图2为等效电路。设C0为测量回路杂散电容，图中C1＝C2C0，C3＝C4，Z c1＝Z c2《Z d，高阻抗Z d上采集的信号输入频谱分析仪。图2a为抑制外界干扰的对称平衡电路，若中间接头左(右)边有局放，则右(左)边电缆电容充当耦合电容的作用如图2b所示。该法的优点是不必加入专门的高压源和耦合电容，也无须改变电缆的连接即能很好地抑制外界噪声干扰，适于现场在线检测。

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