高压电缆附件是如今高压输电体系的重要组成局部，其质量问题关系到高压电网的平安运转。一旦电缆设备呈现毛病，将会构成宏大损失。因而，对电缆停止状态监测含义严重。局放量检测是目前最为常用的状态监测手腕。本文评论下场放的基本原理以及各种典型局放缺陷，比照了不同电缆局放检测方法的好坏。

什么是局部放电？

局部放电是发作在设备绝缘内部，未贯穿上下压电极的放电现象，会构成绝缘劣化，究竟招致电缆寿命缩短。传统的油浸纸绝缘电缆，局放对其绝缘功用影响较小，而关于固体绝缘电缆，如XLPE（交联聚乙烯）或许硅橡胶电缆，局放会对其绝缘构成损伤，招致绝缘功用降落。图1展示下场放模型与等效电路。在消费或装置进程中，电缆绝缘内部存在缺陷，如固体绝缘的空地（void），液体绝缘的气泡，或电场不平均处。将空地等效为电容c1，空地的上层以及下层的绝缘原料等效为c2，临近局部的完好绝缘等效为c3。我们可以取得局放电路的等效模型。局放普通发作在绝缘内部，而且等效电容c1、c2以及c3无法被检测，因而，局放检测属于非直接检测手腕。

等效电路的电压与电流波形如图2所示。电压UP（t）为施加在主绝缘上的体系电压，U10（t）为空地上的电压。当U10电压升高到空地的击穿电压UZ时，空地击穿，C1两端电压降落，空地绝缘恢复，同时C2被充电，当U10高于击穿电压Uz时，以上进程反复发作。而每次局放时，都将会在绝缘走漏电流上叠加一个小的脉冲放电，如图2所示。经过检测放电脉冲发作的位置、时辰以及幅值，我们可以对设备的绝缘运转状况停止点评。

不同频率下的局放
不同频率以及电压波形下局放的检测方法基本共同，因而，除了在工频电压下检测电缆局部放电外，还可以选用现场实验的方法，在电缆上施加不同波形频率的电压，对电缆停止局放实验。

由于直流电压关于电缆附件绝缘的毁坏效果较大，因而不倡议在直流电压下检测电缆局放，本文也不对其停止评论。

工频电压下的检测技术

目前普遍以为，50Hz电压下的局放实验是运用最为普遍的局放检测方法，最为首要的缘由是运转电压频率为50Hz，局放检测成果与实践最为挨近。可是，输电电缆线路长度较长，对实验设备的容量请求较高。图3为工频电压下局放检验实验安顿图。分为变压器、分压器以及被试电缆三局部。

20至300Hz下的谐振检测方法
图4为谐振频率下的局放实验安顿表示图，与工频电压下的安顿基本共同。根据IEC62067（≥245kV）与IEC60840（＜245kV）规范，电缆的实验频率范围为20至300Hz。实验安顿选用串联谐振的方法，实验频率如下所示。上式中，c为电缆的等效电容量，L为串联电缆。由于串联谐振的特性，其对变压器的容量请求远小于工频电压。此外，经过调整电感数值的大小，可以匹配不同长度、型号的电缆。

0.1Hz超低频实验技术
IEC60060规则，0.1Hz的电缆局放实验波形，可以选用正弦波或方波。由于电压频率较低，电缆的充电效应大大削弱，实验电源的容量也随之减小（工频下的1/500）。相同时辰下超低频实验电压过零次数远小于50Hz工频实验，因而其局放反复次数要小于工频实验，普通不能选用局放反复次数来点评电缆或附件的运转状况。关于含有非线性电阻的电缆附件，不宜选用超低频实验，由于或许会对绝缘发作损伤。
振动波检测方法
振动波实验安顿如图6所示，可以看做快速开关与谐振电路的分离。其实验原理为，经过直流电源对电缆停止充电，在抵达必定电压后开关忽然合上，此时电缆与电感构成串联回路，电缆（大电容）中贮存的能量在电容与电感之间来回振动，在振动进程中电缆的局放量被获取。这项技术首要运用在60kV及以下的电缆设备中，随着技术的进步，在更高电压设备上运用逐渐增加。
这项技术虽然选用直流电源，但充电时辰较短，很快切换为振动波，对电缆设备损伤较小。且电源容量请求较小。缺陷是振动时辰较短，100微秒，电缆耐压时辰不够。因而，这项技术首要用用于电缆绝缘状况确诊，而不合适投运实验。

高压电缆附件上的典型实验成果

本节展示了野外电缆终端的缺陷局放实验成果，某些特性相同适用于中心接头号其他方式的电缆附件。实验选用50Hz电压，在必定条件下也适用于其他频率电压。
电晕
属外部发作的局放，如电场会集区域，与其他类型局放有较大的不同，可以准确地检测。由于放电发作在空气中，电极两端不会发作电荷累积，因而，放电首要发作在电压的极点，而且放电起始电压与完毕电压是共同的。此外，当外加电压增大时，局放时辰也会添加。
当电晕起始点为高压侧时，在负半周可以检测到局放发作，如图7所示；当电晕发作在零电位区域时，局放发作在正半周。图8展示了野外终端的电晕易发作区域。招致电晕发作的首要缘由有：不规范装置、毛边、尺度不恰当等。普通来说，这些缺陷都是可以消弭的，而且关于电缆设备的平安运转不会发作较大影响。电晕类局放首要发作在野外终端，普通不会在中心接头号设备上呈现。

空地
当局放在电压的正负半周都能检测到时，说明缺陷为空地缺陷。正半周的放电量要大于负半周，如图9所示。由于临近电容充放电的影响，空地局放的起始电压与停息电压并不共同，局放起始电压要大于停息电压。随着外加电压的升高，局放幅值坚持不变，但放电频率添加。长时辰局放下，空地绝缘功用会发作改动，比如内表面绝缘电阻改动或构造发作改动，招致局放次数发作改动。
空地局放的典型缺陷有绝缘气隙、混入杂质以及工艺不良等缘由，其局放易发点如图10所示。

沿面放电
沿面放电首要发作在电场切线上，放电量较其他局放方式更大。沿面放电的局放量在100 pC至1000 pC，而且总是在过零点之后呈现。由于沿面放电闪络间隔更大，对设备的绝缘功用影响至关重要。根据局放放电相位图（图11），第三象限下的放电量要大于第一象限。

沿面放电首要发作在电缆终端。缘由首要有：装置进程中终端内表面脏污，此时放电首要发作在电缆电场会集的应力锥处。当电缆终端进潮气今后，在低温下凝露会构成内表面放电。
电缆的外半导过渡处开剥不滑润也会构成电缆内部发作放电。在制造电缆接头时应做好半导层与应力锥之间的搭接过渡。

接触不良金具衔接不良时也会招致局放的发作。金具衔接点的空地会发作电压差，当外加电压足够高时会招致空地击穿。该品种型的局放相位图相关于过零点是对称的。如图13所示。

金具衔接不良构成的局放幅值远高于其他类型局放，抵达1000pC。随着外施电压的升高，局放幅值不会添加，可是放电频率会随之升高。由于该类型的放电机理不受自在电荷的影响，在正半周与负半周，局放的起始电压与停息电压是共同的。
关于电缆附件，该类型的局放高发毛病点会集在金具衔接处，如图14所示。典型毛病有：压接收与导线的截面积尺度不合，招致接触面过小，构成局放。继续的局放会构成金具发热，究竟招致电缆接头毛病。另一个典型毛病为：装置进程中涂抹硅脂过多，招致线芯与内半导之间有一层绝缘，构成电位差。

悬浮颗粒以SF6以及N2作为绝缘介质的设备，装置或运转中混入颗粒。改动电场散布，发作局放。该类型局放散布如图15所示。局放幅值基本共同，会集在某几个相位。随着外加电压的增高，放电幅值坚持共同，但频率添加。

悬浮颗粒局放首要发作在气体绝缘的电缆中心接头或终端头中，如图16所示。

局放分析

目前局放分析首要选用相位图谱（phase resolved partial discharge，PRPD），一些辅佐、新式的方法也在逐渐运用。比如局放监测体系，对设备停止继续性的监测。由于电缆局放检验普通在运转现场，而非实验室，外界噪声烦扰较大，需求选用辅佐屏蔽方法。当实验现场位于变电站或左近有发电机时，外界电磁烦扰信号会叠加到电晕或许沿面放电局放相位图谱上。构成局放识别艰难。
为了过滤噪音烦扰，硬件上选用中心频率和检测带宽可调的组合带通滤波器，滤除外部烦扰。软件上选用脉冲波形-时辰序列检测，即记载单个局放脉冲波形机器获取时辰点（相位），依据脉冲波形特定参数，对脉冲群停止无监视的聚类分析，将脉冲群停止快速分类，将具有相似特征的局放脉冲在映射特征空间中紧聚或抱团，构成簇。然后辨别局放或噪声烦扰。
总结

局放监测是目前电缆附件状况确诊最为有力的工具。可以直接对运转中的电缆停止检测确诊，评价其绝缘状况，但缺陷是易受外界烦扰，滤波、提取波形较为艰难，综合来看，局放检测办法仍是目前检测电缆最优秀的非毁坏性检测法。