電纜局部放電的類(lèi)型、危害及解決方案

   電纜“局部放電"是較為常見(jiàn)的一種電纜問(wèn)題，所謂“局部放電"是指在電場(chǎng)作用下，絕緣中只有部分區域發(fā)生放電而并沒(méi)有形成貫穿性放電通道的一種放電。產(chǎn)生局部放電的主要原因是電介質(zhì)不均勻時(shí)，絕緣體各區域承受的電場(chǎng)強度不均勻，在某些區域電場(chǎng)強度達到擊穿場(chǎng)強而發(fā)生放電，而其它區域仍然保持絕緣的特性。

　　電纜在制造過(guò)程中若絕緣混入金屬雜質(zhì)、出現氣孔空洞，或由于內、外半導體層不規則突起引起高壓場(chǎng)強的不均勻，或絕緣中存在的電樹(shù)等，在這些部位都有可能出現局部放電。因為空氣的介電常數比絕緣材料的介電常數小，即使絕緣材料在不太高的電場(chǎng)作用下，氣隙氣泡部位的場(chǎng)強也會(huì )很高，當場(chǎng)強達到一定值后就會(huì )發(fā)生局部放電。

　　局部放電的類(lèi)型

　　從局部放電發(fā)生的位置、放電過(guò)程和現象來(lái)看，局部放電可以分為三種類(lèi)型：內部放電、表面放電和電暈放電。

　　1) 內部放電

　　造成內部局部放電的常見(jiàn)原因是絕緣體內部存在氣隙或液體絕緣內部存在氣泡。絕緣內部氣隙發(fā)生放電的機理隨氣壓和電極系統的變化而異，從放電過(guò)程而論，可分為電子碰撞電離放電和流注放電兩類(lèi);在放電形式上可分為脈沖型(火花型)放電和非脈沖型(輝光型)放電兩種基本形式。

　　2) 表面放電

　　在電氣設備的高電壓端，由于電場(chǎng)集中，沿面放電場(chǎng)強又比較低，往往會(huì )產(chǎn)生表面局部放電;絕緣體表面放電的過(guò)程及機理與絕緣內部氣隙或氣泡放電的過(guò)程及機理相似，不同的是放電空間一端是絕緣介質(zhì)，另一端是電極。

　　3) 電暈放電

　　電暈放電通常發(fā)生在高壓導體周?chē)?是氣體的情況下。由于氣體中的分子自由移動(dòng)，放電產(chǎn)生的帶電質(zhì)點(diǎn)不會(huì )固定在空間某一位置上。

　　以上是三種基本的局部放電形式。此外，絕緣體中存在水珠、導電雜質(zhì)、電氣設備內部存在懸浮電位體也會(huì )引起局部放電;液體絕緣內部也可能出現固體表面局部放電和電暈放電。

　　局部放電的危害

　　局部放電對絕緣結構起著(zhù)一種侵蝕作用，它對絕緣的破壞機理有以下幾個(gè)方面：

　?、賻щ娏Ｗ?電子、離子等)沖擊絕緣，破壞其分子結構，如纖維碎裂，因而絕緣受到損傷;

　?、谟捎趲щ婋x子的撞擊作用，使該絕緣出現局部溫度升高，從而易引起絕緣的過(guò)熱，嚴重時(shí)就會(huì )出現碳化；

　?、劬植糠烹姰a(chǎn)生的臭氧及氮的氧化物會(huì )侵蝕絕緣，當遇有水分則產(chǎn)生硝酸，對絕緣的侵蝕更為劇烈;

　?、茉诰植糠烹姇r(shí)，油因電解及電極的肖特基輻射效應使油分解，加上油中原來(lái)存在些雜質(zhì)，故易使紙層處凝集著(zhù)因聚合作用生成的油泥(多在匝絕緣或其他絕緣的油楔處)，油泥生成將使絕緣的介質(zhì)損傷角增大，散熱能力降低，甚至導致熱擊穿的可能性。局部放電的持續發(fā)展會(huì )使絕緣的劣化損傷逐步擴大，終使絕緣正常壽命縮短、短時(shí)絕緣強度降低，甚至可能使整個(gè)絕緣擊穿。

　　局部放電的能量很小，通常不影響電纜短期的絕緣強度，但是長(cháng)期存在著(zhù)局部放電，即可以緩慢損壞絕緣，日積月累，時(shí)間長(cháng)了則會(huì )導致絕緣擊穿，因而將會(huì )使其發(fā)生故障，若有水滲入電纜更會(huì )導致電纜無(wú)法挽救直接報廢，雖然多數問(wèn)題可以通過(guò)做中間接頭處理，但依然是治標不治本的做法。

　　電纜局部放電的根本原因是電纜質(zhì)量不合格造成，這樣的電纜長(cháng)期使用極其容易造成事故，要避免這樣的事發(fā)生，基本的做法莫過(guò)于選用有國家認證、有質(zhì)量保證的國標電纜：為避免電纜出現局部放電現象，應該使用專(zhuān)業(yè)的局放在線(xiàn)監測對電纜進(jìn)行監測。

  針對上述問(wèn)題，我公司自主研發(fā)了 JC-OM400L電纜局放在線(xiàn)監測系統。

   JC-OM400L電纜局部放電在線(xiàn)監測系統采用模塊化設計方案，通過(guò)安裝在電纜接頭接地線(xiàn)上的高頻脈沖電流傳感器，來(lái)耦合電纜本體及接頭處的局部放電脈沖電流信號；耦合到的脈沖電流信號通過(guò)同軸電纜傳送至前端監測采集器，對模擬信號經(jīng)過(guò)放大、濾波、模數轉換后變成數字信號再通過(guò)光纖傳送至后臺服務(wù)器。后臺服務(wù)器對所有傳感器的信號分別進(jìn)行分類(lèi)識別分析、計算，并將這些通過(guò)計算獲得的放電信息數據寫(xiě)入到數據庫中，同時(shí)在監測系統的軟件上顯示監測結果。

   該系統包括高頻脈沖電流傳感器、在線(xiàn)監測儀（監測采集器）、現場(chǎng)監控柜、高性能工業(yè)計算機（服務(wù)器）以及專(zhuān)家分析系統軟件和控制單元等組成。

   J  C-OM400L電纜局部放電在線(xiàn)監測系統適用于 10KV 及以上電壓等級的電纜局部放電在線(xiàn)監測。能實(shí)時(shí)監測放電量，放電相位，放電次數等基本局部放電參數；計算出各個(gè)接頭及各段電纜局部放電幅值、頻次；經(jīng)多次采集（一般測量 50 個(gè)工頻周期）后，從數據庫提取數據進(jìn)行譜圖分析和數據報表以確定放電點(diǎn)相對位置，必要時(shí)給出報警。并可按照客戶(hù)要求，提供有關(guān)參數的統計量。能存儲測試譜圖、放電趨勢，從而及時(shí)發(fā)現電纜及接頭的絕緣缺陷，并為評估其絕緣水平及老化程度提供判據，為電纜的檢修工作提供依據。

主要功能參數：

系統主要特點(diǎn)：

（1）監測系統采用開(kāi)合式傳感器，結構緊湊，拆卸安裝方便，不需要停電，可以很方便的對重點(diǎn)站、重點(diǎn)設備、異常設備進(jìn)行長(cháng)期監測。

（2）監測系統采用雙端定位測量法，可實(shí)現對電纜本體產(chǎn)生的局部放電進(jìn)行實(shí)時(shí)定位， 理想條件下定位精度可達+/-3 米。

（3）采用高性能 FPGA 處理器，實(shí)現 100Msps、12Bit 分辨率的高速采樣、存儲，每次分析可連續采樣 50 個(gè)工頻周期以上的數據。

（4）帶通濾波技術(shù)與噪聲識別及剔除算法聯(lián)合運用，可有效識別局放信號。

（5）基于脈沖電流法（IEC60270 標準）的局部放電監測技術(shù)，可檢測 10pC 以上局放信號。

（6）在無(wú)法鋪設光纖的情況下，可以采用 4G 網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行數據傳輸，可降低光纖布線(xiàn)困難，降低成本。