1、電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)（帶電檢測分冊）第五章 高頻局部放電檢測技術(shù)目錄第1節(jié) 高頻局部放電檢測技術(shù)概述21.1 發(fā)展歷程21.2 技術(shù)特點31.2.1 技術(shù)優(yōu)勢及局限性31.2.1 局限性31.2.3 適用范圍41.3 應(yīng)用情況4第2節(jié) 高頻局部放電檢測技術(shù)基本原理42.1 羅氏線圈基本知識42.2 高頻局部放電檢測基本原理62.3 高頻局部放電檢測裝置組成及原理7第3節(jié) 高頻局部放電檢測及診斷方法93.1 檢測方法93.1.1 電力電纜93.1.2 其他電力設(shè)備103.2 診斷方法11第四節(jié) 典型高頻局部放電案例分析144.1 110kV 電纜GIS終端內(nèi)部氣隙局部放電缺陷案例14參考文獻(xiàn)16

2、第1節(jié) 高頻局部放電檢測技術(shù)概述1.1 發(fā)展歷程高頻局部放電檢測方法是用于電力設(shè)備局部放電缺陷檢測與定位的常用測量方法之一，其檢測頻率范圍通常在3MHz到30MHz之間。高頻局部放電檢測技術(shù)可廣泛應(yīng)用于電力電纜及其附件、變壓器、電抗器、旋轉(zhuǎn)電機等電力設(shè)備的局放檢測，其高頻脈沖電流信號可以由電感式耦合傳感器或電容式耦合傳感器進(jìn)行耦合，也可以由特殊設(shè)計的探針對信號進(jìn)行耦合。高頻局部放電檢測方法，根據(jù)傳感器類型主要分為電容型傳感器和電感型傳感器。電感型傳感器中高頻電流傳感器（High Frequency Current Transformer ，HFCT）具有便攜性強、安裝方便、現(xiàn)場抗干擾能力較好等

3、優(yōu)點，因此應(yīng)用最為廣泛，其工作方式是對流經(jīng)電力設(shè)備的接地線、中性點接線以及電纜本體中放電脈沖電流信號進(jìn)行檢測，高頻電流傳感器多采用羅格夫斯基線圈結(jié)構(gòu)。羅格夫斯基線圈（Rogowski coils，簡稱羅氏線圈）用于電流檢測領(lǐng)域已有幾十年歷史。早在1887年英國布里斯托大學(xué)的茶托克教授即進(jìn)行了研究，把一個長而且形狀可變的線圈作為磁位差計，并且通過測量磁路中的磁阻，試圖研究更加理想的直流發(fā)電機。羅格夫斯基線圈檢測技術(shù)在20世紀(jì)90年代被英國的公立電力公司（CEGB）用在名為“El-Cid”的新技術(shù)里，用于測試發(fā)電機和電動機的定子1。羅氏線圈自公布起就受到了很多學(xué)者的重視，對于羅格夫斯基線圈的應(yīng)用也

4、越來越廣泛，1963年英國倫敦的庫伯在理論上對羅格夫斯基線圈的高頻響應(yīng)進(jìn)行了分析，奠定了羅格夫斯基線圈在大功率脈沖技術(shù)中應(yīng)用的理論基礎(chǔ)2。20世紀(jì)中后期以來，國外一些專家學(xué)者和公司紛紛對羅氏線圈在電力上的應(yīng)用進(jìn)行了大量的研究，并取得了顯著的成果。如法國ALSTHOM公司有一些基于羅氏線圈電流互感器產(chǎn)品問世，其主要研究無源電子式互感器，在20世紀(jì)80年代英國Rocoil公司實現(xiàn)了羅格夫斯基線圈系列化和產(chǎn)業(yè)化。總而言之，在世界范圍內(nèi)對于羅格夫斯基線圈傳感器的研究，于20世紀(jì)60年代興起，在80年代取得突破性進(jìn)展，并有多種樣機掛網(wǎng)試運行，90年代開始進(jìn)入實用化階段。尤其進(jìn)入21世紀(jì)以來，微處理機和數(shù)

5、字處理器技術(shù)的成熟，為研制新型的高頻電流傳感器奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)90年代歐洲學(xué)者將羅氏線圈應(yīng)用于局部放電檢測，效果良好，并得到了廣泛應(yīng)用。例如意大利的博洛尼亞大學(xué)的G.C. Montanari和A. Cavallini等人及TECHIMP公司成功研制了高頻局部放電檢測儀，并被廣泛應(yīng)用。近幾年國內(nèi)的一些科研院所和企業(yè)均開始研制基于羅氏線圈傳感器以及高頻局放檢測裝置，雖然起步比較晚，有些技術(shù)還處于跟蹤國外大公司的水平，但隨著發(fā)展羅氏線圈電子式傳感器的時機逐漸成熟，國內(nèi)如清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、上海交通大學(xué)、華北電力大學(xué)等對于羅氏線圈傳感器進(jìn)行了深入的研究和探索，并取得了大量成果 4。1.2 技術(shù)

6、特點1.2.1 技術(shù)優(yōu)勢及局限性高頻局放檢測技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢及局限性主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）可進(jìn)行局部放電強度的量化描述。由于高頻局放檢測技術(shù)應(yīng)用高頻電流傳感器，與傳統(tǒng)的脈沖電流法具有類同的檢測原理，若傳感器及信號處理電路相對確定的情況下，可以對被測局部放電的強度進(jìn)行理化描述，以便于準(zhǔn)確評估被檢測電力設(shè)備局部放電的絕緣劣化程度。（2）具有便于攜帶、方便應(yīng)用、性價比高等優(yōu)點。高頻電流傳感器作為一種常用的傳感器，可以設(shè)計成開口CT的安裝方式，在非嵌入方式下能夠?qū)崿F(xiàn)局放脈沖電流的非接觸式檢測，因此具有便于攜帶、方便應(yīng)用的特點。（3）檢測靈敏度較高。高頻電流傳感器一般由環(huán)形鐵氧體磁芯構(gòu)成，鐵氧體配

7、合經(jīng)磁化處理的陶瓷材料，對于高頻信號具有很高靈敏度。局部放電發(fā)生后，放電脈沖電流將沿著接地線的軸向方向傳播，即會在垂直于電流傳播方向的平面上產(chǎn)生磁場，電感型傳感器是從該磁場中耦合放電信號。除此之外利用HFCT進(jìn)行測量，還具有可校正的優(yōu)點。1.2.1 局限性（1）高頻電流傳感器的安裝方式也限制了該檢測技術(shù)的應(yīng)用范圍。由于高頻電流傳感器為開口CT的形式，這就需要被檢測的電力設(shè)備的接地線或末屏引下線具有引出線，而且其形狀和尺寸能夠卡入高頻電流傳感器。而對于變壓器套管、電流互感器、電壓互感器等容性設(shè)備來說，若其末屏沒有引下線，則無法應(yīng)用高頻局放檢測技術(shù)進(jìn)行檢測。（2）抗電磁干擾能力相對較弱。由于高頻電

8、流傳感器的檢測原理為電磁感應(yīng)，周圍及被測串聯(lián)回路的電磁信號均會對檢測造成干擾，影響檢測信號的識別及檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。這就需要從頻域、時域、相位分布模式等方面對干擾信號進(jìn)行排除。1.2.3 適用范圍高頻法僅適用于具備接地引下線電力設(shè)備的局部放電檢測，主要包括電力電纜、變壓器鐵心及夾件、避雷器、帶末屏引下線的容性設(shè)備等。1.3 應(yīng)用情況隨著高頻局部放電檢測技術(shù)的不斷成熟，國網(wǎng)公司在高頻局部放電檢測應(yīng)用實踐上積累了大量的寶貴經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)了大量潛在缺陷，目前該方法已廣泛應(yīng)用于電力電纜及其附件、變壓器、電抗器、旋轉(zhuǎn)電機等電力設(shè)備局部放電檢測。隨著狀態(tài)檢修工作的不斷深入，高頻局部放電檢測技術(shù)已列入狀態(tài)檢修試

9、驗規(guī)程，成為提前發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備潛在缺陷的重要手段。國家電網(wǎng)公司在推廣應(yīng)用高頻局部放電檢測技術(shù)方面做了大量卓有成效的工作。2010年，在充分總結(jié)部分省市電力公司試點應(yīng)用經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合狀態(tài)檢修工作的深入開展，國家電網(wǎng)公司頒布了電力設(shè)備帶電檢測技術(shù)規(guī)范（試行）和電力設(shè)備帶電檢測儀器配置原則（試行），在國家電網(wǎng)公司范圍內(nèi)統(tǒng)一了高頻局部放電檢測的判據(jù)、周期和儀器配置標(biāo)準(zhǔn)，初步建立起完整的高頻局部放電檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，高頻局部放電檢測技術(shù)在國家電網(wǎng)公司范圍全面推開。第2節(jié) 高頻局部放電檢測技術(shù)基本原理2.1 羅氏線圈基本知識羅格夫斯基線圈（Rogowski coils），簡稱羅氏線圈，又被稱為磁位計，最

10、早被用于磁路的測量。一般情況下羅氏線圈為圓形或矩形，線圈骨架可以選擇空心或磁性骨架，導(dǎo)線均勻繞制在骨架上。羅氏線圈的結(jié)構(gòu)示意圖如圖 5-所示。圖 5-1 羅氏線圈結(jié)構(gòu)示意圖羅氏線圈的原邊為流過被測電流的導(dǎo)體，副邊為多匝線圈。當(dāng)有交變的電流流過穿過線圈中心的導(dǎo)體時，會產(chǎn)生交變的磁場。副邊線圈與被測電流產(chǎn)生的磁通相交鏈，整個羅氏線圈副邊產(chǎn)生的磁鏈正比于導(dǎo)體中流過的電流大小。變化的磁鏈產(chǎn)生電動勢，且電動勢的大小與磁鏈的變化率成正比。令流過導(dǎo)體的電流為，線圈副邊感應(yīng)出的電動勢為，基于安培環(huán)路定律和法拉第電磁感應(yīng)定律，可由Maxwell方程8解得： （5-1）其中M為羅氏線圈的互感系數(shù)。根據(jù)羅氏線圈負(fù)載

11、的不同，線圈可分為外積分式和自積分式9。外積分式羅氏線圈又稱作窄帶型電流傳感器，具有較好的抗干擾能力。當(dāng)采用外積分式羅氏線圈時，為得到電流的波形，線圈的輸出通常需要經(jīng)過無源RC外積分電路、由運放構(gòu)成的有源外積分電路，以及數(shù)自積分電路等負(fù)載。外積分式羅氏線圈受積分電路頻率性能影響較大，測量頻率上限受到限制，一般用于測量兆赫茲以下的中低頻率電流。自積分式羅氏線圈又稱作寬帶型電流傳感器，具有相對較寬的檢測頻帶。由于其直接采用積分電阻，因此頻率響應(yīng)較快，適用于測量上升時間較短的脈沖電流信號。羅氏線圈根據(jù)其結(jié)構(gòu)不同可分為撓性羅氏線圈、剛性羅氏線圈和PCB型羅氏線圈10-11。撓性羅氏線圈以能夠完全的撓性

12、材料作為線圈骨架，將導(dǎo)線均勻繞在骨架上。測量時將骨架彎曲成一個閉合的環(huán)，使通電導(dǎo)體沖線圈中心穿過。這種線圈使用方便，但測量精確度低、穩(wěn)定性不高。剛性羅氏線圈采用剛性結(jié)構(gòu)線圈骨架，在結(jié)構(gòu)上更容易使得繞線能夠均勻分布，大大提高了抗外磁場干擾的能力，從而提高了測量的精確度。這種線圈的測量精確度和可靠性較高，但在實際使用中會受到現(xiàn)場安裝條件的限制。PCB型羅氏線圈是一種基于印刷電路板（PCB）骨架的羅氏線圈，相比傳統(tǒng)的羅氏線圈，其線圈密度、骨架截面積以及線圈截面與中心線的垂直程度都有極大提高，是一種高精度的羅氏線圈。這種線圈現(xiàn)在還處于起步階段，其實際應(yīng)用還有一定的距離。2.2 高頻局部放電檢測基本原理

13、用于局部放電檢測的羅氏線圈稱為高頻電流傳感器，其有效的頻率檢測范圍一般為3MHz30MHz。由于所測量的局部放電信號是微小的高頻電流信號，傳感器需要在較寬的頻帶內(nèi)有較高的靈敏度。因此HFCT選用高磁導(dǎo)率的磁芯作為線圈骨架，并通常采用自積分式線圈結(jié)構(gòu)13。使用HFCT進(jìn)行局部放電檢測的等效電路圖如圖 5-2所示。其中為被測導(dǎo)體中流過的局部放電脈沖電流，M為被測導(dǎo)體與HFCT線圈之間的互感，Ls為線圈的自感，Rs為線圈的等效電阻，Cs為線圈的等效雜散電容，R為負(fù)載積分電阻，uo(t)為HFCT傳感器的輸出電壓信號。圖 5-2 高頻電流傳感器局部放電檢測等效電路圖在傳感器參數(shù)滿足自積分條件的情況下，

14、忽略雜散電容Cs，計算可得系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為15： （5-2）其中N為線圈的繞線匝數(shù)。因此，在滿足自積分條件的一段有效頻帶內(nèi)，HFCT的傳遞函數(shù)是與頻率無關(guān)的常數(shù)。并且，HFCT的靈敏度與繞線匝數(shù)N成反比，與積分電阻R成正比。事實上，在高頻段Cs的影響是不能忽略的。在考慮Cs影響的情況下，系統(tǒng)的傳遞函數(shù)H(S)為： （5-3）HFCT等效電路類似于高頻小信號并聯(lián)諧振回路，采用高頻小信號并聯(lián)諧振回路理論分析可得電流傳感器的頻帶為：下限截止頻率： （5-4）上限截止頻率： （5-5）在實際使用中，一般希望HFCT有盡可能高的靈敏度，并且在較寬的頻帶范圍內(nèi)有平滑的幅頻響應(yīng)曲線。同時要求HFCT有較強的

15、抗工頻的磁飽和能力，這是因為實際檢測時不可避免有工頻電流流過，而此時不應(yīng)因磁芯飽和而影響檢測結(jié)果。2.3 高頻局部放電檢測裝置組成及原理常用的高頻局部放電檢測裝置包括：傳感器、信號處理單元、信號采集單元和數(shù)據(jù)處理終端。高頻局部放電檢測裝置結(jié)構(gòu)如圖 5-3所示，裝置實物圖如圖 5-4所示。圖 5-3 高頻局部放電檢測裝置結(jié)構(gòu)圖圖 5-4 高頻局部放電檢測裝置實物圖（一） 傳感器高頻局部放電檢測HFCT傳感器按安裝位置不同主要分為接地線HFCT和電纜本體HFCT。安裝在電力設(shè)備接地線或電纜交叉互聯(lián)系統(tǒng)上的HFCT傳感器，內(nèi)徑一般為幾十毫米；安裝在單芯電力電纜本體上的HFCT傳感器，內(nèi)徑一般在100

16、毫米以上，傳感器靈敏度相對接地線HFCT較低。接地線HFCT傳感器又可根據(jù)檢測需要分為分體式和整體式。分體式HFCT線圈可開合，方便測試時安裝和拆卸，可以使用一個傳感器對設(shè)備多個位置進(jìn)行測量。整體式HFCT傳感器需要在設(shè)備接地線安裝時同時進(jìn)行安裝，適合長期監(jiān)測用?，F(xiàn)有的HFCT傳感器下限截止頻率大多在1MHz以下，上限截止頻率為幾十MHz。一般要求傳感器的-6 dB 下限截止頻率不高于1 MHz，上限截止頻率不低于20 MHz，在輸入10 MHz正弦電流信號時傳輸阻抗不小于5mV/mA（頻帶以及傳輸阻抗定義見GB/T 7354）。（二） 信號處理單元針對傳感器的輸出信號，需要進(jìn)行濾波和放大。實

17、際測量中會有各類噪聲和干擾信號，因此需要配合硬件濾波器或后續(xù)數(shù)字濾波功能進(jìn)行濾波。濾波過后信號幅值會有一定程度的衰減，須經(jīng)過寬帶放大器放大，從而達(dá)到提高局部放電信號信噪比的目的。對于具有電壓同步功能的高頻局部放電檢測裝置，可以通過外部觸發(fā)信號為檢測裝置提供電壓同步。同步信號可由分壓電容、電源或工頻電流互感器提供。某些設(shè)備還會對經(jīng)過濾波放大的局部放電脈沖信號進(jìn)行檢波處理，從而降低對后續(xù)信號處理的要求。信號處理單元的性能主要由上、下限截止頻率和放大倍數(shù)來衡量。一般要求儀器能夠在疊加40kHz500kHz固定頻率正弦信號的情況下能夠有效檢測出100pC放電量。（三） 信號采集單元信號采集單元主要有數(shù)

18、據(jù)采集卡構(gòu)成，將實際采集到的模擬信號轉(zhuǎn)化為可供進(jìn)一步處理的數(shù)字信號。信號采集單元的主要性能參數(shù)為采樣率、采樣分辨率、帶寬以及存儲深度。常用的高頻局部放電檢測設(shè)備采樣率在幾MS/s到100MS/s。采樣率越高越能夠還原局部放電信號的高頻分量。（四） 數(shù)據(jù)處理終端數(shù)據(jù)處理終端往往采用筆記本電腦，安裝有專門的數(shù)據(jù)處理與分析診斷軟件，主要用于顯示測量結(jié)果。常規(guī)高頻局部放電檢測裝置所提供的檢測結(jié)果包括：單脈沖時域波形顯示、單周期（20ms）時域波形顯示、多周期局部放電譜圖、PRPD譜圖、局部放電脈沖頻譜分析等。有些儀器還具有數(shù)字濾波功能、局部放電類型模式識別功能、局部放電定位功能、多通道同步測量以及多種

19、測量檢測方法聯(lián)合測量等功能。一般要求儀器的整機靈敏度不小于100pC，并且能夠有效檢測且識別出電暈放電。第3節(jié) 高頻局部放電檢測及診斷方法3.1 檢測方法高頻局部放電檢測具有非嵌入式檢測，不同電力設(shè)備結(jié)構(gòu)區(qū)別較大，從而對應(yīng)的高頻檢測方法略有不同，但檢測原理及局部放電檢測裝置基本一致。下文對電力電纜及其它電力設(shè)備分別介紹高頻局放檢測的具體操作方法。3.1.1 電力電纜電力電纜局部放電帶電測試前，需對檢測系統(tǒng)進(jìn)行性能校驗，其方法可參考IEC 60270局部放電測量方法中7.3部分進(jìn)行校驗，確保檢測系統(tǒng)可以正常工作。在線帶電測量時，針對局部放電檢測系統(tǒng)的靈敏度校驗，CIGRE B1.28工作組提出可

20、在一端HFCT處直接注入校準(zhǔn)脈沖，在各接頭或另一端進(jìn)行測量。但該方法受傳感器性能、電纜長度及電纜種類等因素影響，倍受質(zhì)疑。因此利用高頻電流互感器進(jìn)行帶電檢測時其系統(tǒng)靈敏度校驗方法一直沒有達(dá)成統(tǒng)一共識16。電力電纜局部放電帶電測試時，HFCT測量位置示意及實物安裝圖如圖5-5、圖5-6所示。通常HFCT卡裝在電纜本體、中間接頭接地線以及終端接地線上。對于直埋電纜，可以在電纜中間接頭檢修工井電纜外護(hù)套交叉互聯(lián)接地線或直接接地線上卡裝HFCT方法進(jìn)行檢測，如果條件允許可以開挖電纜接頭及本體，在電纜接頭和本體上卡裝HFCT進(jìn)行輔助檢測；對于隧道內(nèi)電纜，應(yīng)綜合采用以上兩種方法進(jìn)行檢測；對于電纜終端頭，在

21、保證安全、具有充分手段和條件情況下，可在電纜終端頭接地線上卡裝HFCT進(jìn)行局部放電檢測。測試過程主要包括如下基本步驟：（1）安裝高頻局放傳感器，連接檢測裝置的電源線、信號線、同步線、數(shù)據(jù)傳輸線等一系列接線，并開始檢測；（1）觀察數(shù)據(jù)處理終端（筆記本電腦）的檢測信號時域波形與對應(yīng)的PRPD譜圖，排除干擾并判斷有無異常局放信號；（2）確定存在異常局放信號后，可利用去噪、模式識別以及放電聚類等方法進(jìn)一步識別（詳細(xì)介紹見診斷方法）；（3）對放電源進(jìn)行定位，結(jié)合放電特征及放電缺陷診斷結(jié)果給出檢測診斷結(jié)論，并提出檢修建議。 圖5-5 電纜本體及接頭HFCT安裝示意圖 圖5-6中間頭三相交叉接地箱內(nèi)HFCT

22、安裝圖現(xiàn)場電纜局部放電帶電測試時應(yīng)注意以下事項：（1） 根據(jù)現(xiàn)場測試環(huán)境應(yīng)準(zhǔn)備相應(yīng)的防護(hù)和工作器具，如在電纜隧道內(nèi)工作應(yīng)確認(rèn)隧道內(nèi)是否存在有毒易燃?xì)怏w并采取相應(yīng)手段予以排除。（2） 對于在電纜互層交叉互聯(lián)接地線和直接接地線上進(jìn)行的測試工作應(yīng)使用合適的工具打開接地箱，在開啟過程中嚴(yán)禁接觸裸母排等導(dǎo)體，傳感器的卡裝等操作應(yīng)佩戴10kV電壓等級絕緣手套。（3） 對于電纜終端下方的測試應(yīng)保證所有操作處于電氣安全距離范圍內(nèi)。3.1.2 其他電力設(shè)備對于其他電力設(shè)備，如旋轉(zhuǎn)電機、開關(guān)設(shè)備以及變壓器等，利用高頻電流互感器進(jìn)行局部放電檢測方法與電纜類似，都是在連接設(shè)備電纜本體或接地線上進(jìn)行測量，圖5-7是幾種

23、利用HFCT進(jìn)行帶電或在線監(jiān)測時的檢測示意圖。對于這些設(shè)備，在進(jìn)行局部放電測試前，同樣需要對局部放電檢測系統(tǒng)進(jìn)行校驗，以確保檢測設(shè)備的正常運行。由于開關(guān)柜、旋轉(zhuǎn)電機等正常運行時電壓均較高，在進(jìn)行傳感器安裝、設(shè)備調(diào)試過程中務(wù)必佩戴相應(yīng)等級的絕緣手套以及在一定的電氣安全距離內(nèi)操作，確保人生安全。圖5-7 帶接地引下線設(shè)備高頻局部放電檢測原理圖3.2 診斷方法對于不同電力設(shè)備，高頻局部放電檢測的診斷方法基本一致，主要包括兩大部分：噪聲抑制及放電信號區(qū)分、局部放電源的準(zhǔn)確定位。（一） 噪聲抑制、干擾排除及局放缺陷診斷對不同電力設(shè)備進(jìn)行高頻局部放電檢測時，高頻傳感器耦合出來的信號并非單純的放電信號，而是

24、混合著電磁干擾噪聲，如何將干擾噪聲去除是局部放電帶電檢測過程中較為困難和關(guān)鍵的問題之一。按照時域波形特征，外部背景噪聲主要包括周期型干擾信號、脈沖型干擾信號和白噪聲干擾信號。針對不同干擾信號的特征和性質(zhì)，需采用不同的抑制措施。在已有的各種系統(tǒng)中，干擾信號抑制主要包括硬件和軟件兩個方面的措施。雖然硬件抑制方法有一定的效果，但是現(xiàn)場干擾會隨著環(huán)境、設(shè)備負(fù)載以及運行方式的改變而改變，硬件抑制方法難以達(dá)到理想的效果。隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，高頻局部放電檢測中的干擾抑制措施主要依靠軟件實現(xiàn)。目前常用的數(shù)字化抗干擾方法主要有：脈沖平均法、數(shù)字濾波法、信號相關(guān)法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法以及小波分析法。小波變換是基于

25、非平穩(wěn)信號的分析手段，在時域、頻域同時具有良好的局部化性質(zhì)，非常適合于不規(guī)則、瞬變信號的處理，越來越多的用于高頻局部放電檢測的干擾抑制措施中。對于放電信號的區(qū)分，一方面可利用前述的抗干擾技術(shù)，將外界干擾噪聲抑制到較小水平，另一方面也可通過與不同缺陷放電特征數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對比，即進(jìn)行放電信號的模式識別。模式識別的主要步驟包括放電信號的測量、放電信號特征提取與分類和特征指紋庫比對三個步驟，從而判斷所測信號是否為真實的放電信號以及是何種放電。一種模式識別方法是利用相位統(tǒng)計譜圖的形狀特點，通過計算統(tǒng)計譜圖的偏斜度、陡峭度以及相互關(guān)聯(lián)因素等特征參數(shù)，從而對缺陷類型進(jìn)行確認(rèn)和識別。另外一種是聚類分析法，該方法

26、主要將放電信號按其各自的等效頻率、等效時長或其它與波形相關(guān)的特征參量進(jìn)行分類，形成時頻域映射譜圖。時頻譜圖的特點是多個放電源、不同放電類型的局部放電脈沖會被映射到不同聚點，這樣便于在局部放電相位譜圖上將真實放電和噪聲干擾區(qū)分開來如圖5-8所示。還有一種聚類原理是利用三相同步局部放電檢測技術(shù)，對耦合到的信號進(jìn)行幅度、相位或頻率的計算，從而進(jìn)行分類，如圖5-9所示。圖5-8 局部放電時頻映射譜圖16 圖5-9 三相局部放電同步檢測聚類譜圖28（二）放電源的定位對于電力電纜運行情況下局部放電源的定位，較為簡單的方法是利用高頻局部放電檢測傳感器在電纜終端、各個接頭處分別進(jìn)行局部放電信號的檢測，通過對比

27、分析不同傳感器位置放電信號的時域和頻域特征，來進(jìn)行放電源的大致定位。該方法主要利用的是放電脈沖信號在電纜中傳輸衰減原理，隨著放電信號的傳播，放電信號幅值減小，上升時間下降、脈沖寬度變寬，信號高頻分量嚴(yán)重衰減等，因而可利用這些特點大致判斷出放電源的位置。但值得注意的是該方法較為粗略，精度較低，僅能大致判斷出在哪個接頭附近或哪兩接頭間存在缺陷。另一種方法是利用分布式局部放電同步檢測技術(shù)。該方法與上述方法類似，但不同的是在連續(xù)幾個接頭處進(jìn)行同步測量，根據(jù)不同測量處耦合到同一脈沖信號的幅值大小、極性以及到達(dá)時間的不同而準(zhǔn)確定位放電源的位置。該方法已在電纜在線局部放電監(jiān)測中逐漸展開應(yīng)用，如圖5-10所示

28、。圖5-10 分布式同步局部放電檢測技術(shù)還有一種方法是進(jìn)行雙端局部放電定位。該方法采用的仍為脈沖反射（TDR）原理。對于較長電纜，放電信號的嚴(yán)重衰減會導(dǎo)致反射脈沖不可分辨，因此有必要進(jìn)行雙端局部放電定位：在電纜兩端分別安裝高頻檢測傳感器，在電纜遠(yuǎn)端同時安裝便攜式應(yīng)答裝置和大幅值脈沖發(fā)生器。當(dāng)在遠(yuǎn)端檢測到放電脈沖信號時（高于設(shè)定閾值），便攜式應(yīng)答裝置被啟動，觸發(fā)大幅值脈沖發(fā)生器發(fā)出一個幅值較大的脈沖，從而可根據(jù)原脈沖與大脈沖信號之間的時間差對電纜缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確定位。對于其他電力設(shè)備，如變壓器、互感器等，利用高頻局部放電檢測傳感器定位的應(yīng)用較少，對應(yīng)的局部放電源定位可采用超聲波、特高頻等方法實現(xiàn)。第

29、四節(jié) 典型高頻局部放電案例分析4.1 110kV 電纜GIS終端內(nèi)部氣隙局部放電缺陷案例（一）案例經(jīng)過2013年9月，對某110kV電纜線路進(jìn)行巡視時發(fā)現(xiàn)其變電站內(nèi)部分存在局部放電信號，精確定位結(jié)果顯示局部放電缺陷位于該電纜線路B相GIS終端電纜倉內(nèi)。隨后，對B相電纜倉進(jìn)行開倉檢查并更換電纜終端，更換后異常信號消失。對更換下來的GIS終端進(jìn)行X光檢測和解體發(fā)現(xiàn)在環(huán)氧套管地電位金屬內(nèi)襯件端部存在3.9mm不規(guī)則氣腔，驗證了局部放電檢測的有效性。（二）檢測分析方法采用高頻局部放電檢測儀器對上述110kV電纜終端接地箱進(jìn)行檢測，檢測圖譜如圖5-11所示。由檢測圖譜可知，在三相電纜接地箱處均能檢測到明

30、顯的局部放電信號，其中，B相幅值最大，達(dá)到200mV左右；A、C相幅值較小均在80mV左右。且在同一同步信號下，A、C相放電信號與B相信號極性相反，表明局部放電信號穿過B相傳感器的方向與穿過其他兩相傳感器的方向相反，即局部放電信號沿著B相電纜終端接地線傳播，再經(jīng)同一接地排傳播至其他兩相的接地線，因此確定局部放電源位于B相GIS電纜終端。同時，采用特高頻傳感器和高速示波器對上述局部放電源位置進(jìn)行了確認(rèn)。（a）A相檢測圖譜（b）B相檢測圖譜（c）C相檢測圖譜圖5-11 110kV電纜終端接地箱處高頻局部放電檢測圖譜采用GE數(shù)字化放射攝影系統(tǒng)（CT）對該環(huán)氧套管進(jìn)行X光掃描，掃描結(jié)果如圖5-12所示

31、，由圖可見，在該GIS終端套管底部內(nèi)襯件端部存在3.9mm不規(guī)則氣隙，解體切割后的氣隙如圖5-13所示。圖5-12環(huán)氧套管CT掃描重建橫向與縱向斷面圖圖5-13解體切割后的氣隙（三）經(jīng)驗體會（1）該案例表明高頻局部放電檢測不僅能發(fā)現(xiàn)電纜中間接頭的局部放電缺陷，通過在電纜終端接地箱處進(jìn)行檢測，還能有效發(fā)現(xiàn)電纜終端甚至GIS倉體內(nèi)部的局部放電缺陷。（2）通過對三相高頻檢測圖譜中時域脈沖的極性和幅值分析，可以很容易的辨別出缺陷的相別。（3）對缺陷設(shè)備進(jìn)行的X光檢測和解體分析驗證了高頻帶電檢測的有效性，對于該項技術(shù)的推廣應(yīng)用具有重要意義。參考文獻(xiàn)1 劉曉鷗. 用于局部放電在線監(jiān)測的高頻電流傳感器研究D

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