額定電壓220kV(Um=252kV)交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜及其附件局部放電試驗(yàn)檢測(cè)

額定電壓220kV(Um=252kV)交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜及其附件局部放電試驗(yàn)檢測(cè)

隨著城市化進(jìn)程的加速與電力需求的日益增長(zhǎng)，高壓輸電技術(shù)逐漸成為電力傳輸系統(tǒng)的重要組成部分。額定電壓220kV (Um=252kV)的交聯(lián)聚乙烯（XLPE）絕緣電力電纜作為一種高效、可靠的電力傳輸介質(zhì)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代電力工程中。然而，在電纜和附件制造、運(yùn)輸及運(yùn)行過(guò)程中，局部放電（Partial Discharge, PD）現(xiàn)象可能會(huì)導(dǎo)致絕緣性能下降，從而對(duì)電力電纜的安全運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重威脅。因此，開(kāi)展交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜及其附件的局部放電試驗(yàn)檢測(cè)，對(duì)于評(píng)估電纜質(zhì)量、保障電力系統(tǒng)的可靠性具有重要意義。

局部放電及其危害

局部放電是指高電場(chǎng)強(qiáng)度下，絕緣體系中某些部位的電介質(zhì)被部分擊穿但未形成貫穿性放電的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象多發(fā)生在氣隙、不均勻電場(chǎng)、雜質(zhì)及制造過(guò)程中的結(jié)構(gòu)缺陷等區(qū)域。對(duì)于高壓電力電纜，局部放電會(huì)損傷絕緣材料，使得電纜局部區(qū)域的電絕緣性能劣化，最終可能導(dǎo)致整條電纜的電氣性能失效。

局部放電現(xiàn)象具有隱蔽性和逐漸發(fā)展的特性，其長(zhǎng)期存在會(huì)對(duì)交聯(lián)聚乙烯絕緣材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能產(chǎn)生微觀層面的破壞。例如，局部放電會(huì)誘發(fā)材料內(nèi)部的溫度升高，形成微炭化區(qū)域，并進(jìn)一步擴(kuò)展為更大的絕緣缺陷甚至形成擊穿通道。同時(shí)，局部放電還會(huì)引發(fā)放電氣體的生成，導(dǎo)致電纜附件內(nèi)部的壓力變化。因此，對(duì)局部放電進(jìn)行有效檢測(cè)對(duì)于提前發(fā)現(xiàn)潛在隱患并避免嚴(yán)重的電力事故至關(guān)重要。

交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的局部放電檢測(cè)目的

局部放電試驗(yàn)是高壓電力電纜絕緣質(zhì)量管控的重要手段之一，其主要目的包括：

1. 評(píng)估電纜和附件的絕緣性能，確保電纜系統(tǒng)能夠可靠運(yùn)行。
2. 檢測(cè)電纜在制造、運(yùn)輸和安裝過(guò)程中可能產(chǎn)生的缺陷，如氣隙、雜質(zhì)、尖端效應(yīng)等。
3. 通過(guò)分析局部放電特性參數(shù)（放電量、放電頻次等），為電纜運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估提供依據(jù)。
4. 及時(shí)發(fā)現(xiàn)和定位潛在問(wèn)題區(qū)域，減少大規(guī)模電纜或系統(tǒng)停電檢修的概率。

通過(guò)對(duì)局部放電的精確檢測(cè)，可以對(duì)故障發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行有效預(yù)測(cè)，為電力系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)計(jì)劃提供科學(xué)支持。

局部放電試驗(yàn)的基本原理和檢測(cè)方法

局部放電試驗(yàn)的基本原理是基于在高壓條件下，電纜或附件中的局部缺陷區(qū)域會(huì)釋放出微量的電能和放電電脈沖信號(hào)。通過(guò)檢測(cè)這些信號(hào)，可以分析放電的強(qiáng)度與位置，進(jìn)而評(píng)估電纜的絕緣性能。

當(dāng)前，針對(duì)220kV額定電壓電力電纜及其附件的局部放電檢測(cè)，廣泛采用以下幾種方法：

1. 脈沖電流法

脈沖電流法是最常用的一種局部放電檢測(cè)方法，其利用電磁耦合技術(shù)將局部放電信號(hào)傳輸?shù)酵獠繖z測(cè)設(shè)備上。該方法靈敏度高，可用于識(shí)別局部放電的強(qiáng)度和發(fā)生位置，但對(duì)外界電磁干擾較為敏感。

2. 超聲波檢測(cè)法

局部放電過(guò)程中會(huì)伴隨著高頻的超聲波信號(hào)釋放。超聲波檢測(cè)法通過(guò)耦合傳感器拾取這些聲信號(hào)，并經(jīng)處理后分析放電現(xiàn)象。這種方法特別適合用于非侵入式檢測(cè)，能有效避免對(duì)在役電纜運(yùn)行的干擾。

3. 光學(xué)檢測(cè)法

局部放電往往伴隨有較微弱的紫外和可見(jiàn)光譜釋放，光學(xué)檢測(cè)法通過(guò)光電傳感器捕獲這些光信號(hào)并實(shí)現(xiàn)放電檢測(cè)。這種方法精度高，但在復(fù)雜環(huán)境中容易受污染和光線干擾的影響。

4. 局放定位技術(shù)

對(duì)于長(zhǎng)距離高壓電纜系統(tǒng)，局部放電的精確定位尤為重要。通過(guò)結(jié)合時(shí)域和頻域分析技術(shù)，可以對(duì)局放位置進(jìn)行定點(diǎn)定位，從而提供準(zhǔn)確的維修位置。

220kV XLPE電纜及附件局部放電試驗(yàn)的實(shí)施步驟

在實(shí)際測(cè)試實(shí)施中，220kV交聯(lián)聚乙烯電纜及其附件的局部放電試驗(yàn)通常包括以下步驟：

• 試驗(yàn)準(zhǔn)備：對(duì)被測(cè)電纜系統(tǒng)進(jìn)行電氣絕緣檢查，確保外界噪聲干擾最低。此外，試驗(yàn)電壓源需提前校準(zhǔn)，以滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
• 施加高壓：按照預(yù)定的試驗(yàn)電壓等級(jí)逐級(jí)升壓，通常施加至額定電壓的1.5倍或以上。此時(shí)監(jiān)測(cè)附加電壓引起的局部放電信號(hào)。
• 信號(hào)采集與分析：利用高頻檢測(cè)設(shè)備采集局放特征信號(hào)，包括放電起始電壓、放電幅值及頻次等。通過(guò)對(duì)這些參數(shù)的研究，可以判斷被測(cè)電纜絕緣的健康狀況。
• 故障診斷與定位：根據(jù)局放信號(hào)的時(shí)域和頻域特性，通過(guò)現(xiàn)代診斷算法對(duì)放電源頭進(jìn)行定位，并確定具體的缺陷類(lèi)型。

局放檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)與限值要求

對(duì)于額定電壓220kV的交聯(lián)聚乙烯電力電纜，目前的局部放電限值要求依據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，例如IEC 62067和GB/T 12706系列相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。一般而言，在額定電壓下，局部放電的放電量應(yīng)低于10 pC，且在施加過(guò)電壓后的維持時(shí)間內(nèi)不能出現(xiàn)持續(xù)放電的情況。

局放檢測(cè)結(jié)果通常需要形成試驗(yàn)報(bào)告，報(bào)告內(nèi)容包括放電強(qiáng)度、電壓水平、放電起始時(shí)刻及持續(xù)時(shí)間等核心參數(shù)。基于此，可以進(jìn)一步得出電纜及附件是否符合出廠驗(yàn)收或工程運(yùn)行的要求。

未來(lái)發(fā)展與技術(shù)挑戰(zhàn)

隨著電力需求的增長(zhǎng)與電纜技術(shù)的進(jìn)步，220kV及以上等級(jí)XLPE電纜被廣泛應(yīng)用，局部放電檢測(cè)技術(shù)仍需不斷發(fā)展以滿足更高的要求。未來(lái)的技術(shù)發(fā)展方向包括：

• 開(kāi)發(fā)更加高效、抗干擾能力強(qiáng)的檢測(cè)設(shè)備。
• 引入智能化診斷算法，提高檢測(cè)結(jié)果的精度與可靠性。
• 通過(guò)云端數(shù)據(jù)采集與大數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)局部放電的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。
• 進(jìn)一步研究局部放電的機(jī)理及其對(duì)絕緣老化影響的規(guī)律。

通過(guò)這些技術(shù)進(jìn)步，將進(jìn)一步提升電力電纜系統(tǒng)的安全性，為現(xiàn)代電力工程提供更為可靠的保障。

220kV(Um=252kV)交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜及其附件的局部放電檢測(cè)，對(duì)于保障電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全和穩(wěn)定具有不可替代的作用。通過(guò)采用合適的檢測(cè)方法、嚴(yán)格遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展局放試驗(yàn)，可以有效識(shí)別潛在隱患并優(yōu)化電纜系統(tǒng)運(yùn)行性能。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，局放檢測(cè)技術(shù)將進(jìn)一步推動(dòng)高壓輸電系統(tǒng)的可靠性及智能化發(fā)展。