电缆局部放电检测技术解析：在线与离线方法对比及应用

电缆局部放电（PD）检测是中高压电缆检测中至关重要的一环，旨在发现电缆绝缘层中的微小缺陷，防止缺陷发展为闪络或其他灾难性故障。局部放电现象源自电缆绝缘层的小范围缺陷，它会在导体之间的绝缘层中产生部分放电，一旦发生，放电将不断增长，最终导致绝缘层失效。

为何局部放电检测如此重要？

一项针对5年内电缆故障的分析显示，约三分之二的故障是由施工质量问题引起的。常见的施工问题包括：

• 终端连接时的切割错误
• 杂质进入终端，特别是在现场施工中，环境条件与电缆制造厂的控制环境不同
• 终端连接中的空隙或缺陷，通常是由于常见操作失误造成的

电缆终端设计的目的是确保电压应力在任何时刻都不会超过绝缘材料的承受能力。通过均匀的电压梯度分布，避免了电场的集中，从而防止局部放电【图1】。

图1：70多起中高压电缆故障的分析回顾（5年内）

电缆终端的设计与施工

电缆终端的施工需要精确执行，以确保电气应力分布均匀。施工不当可能会产生电场集中区域，从而引发局部放电【图2】。常见的应用错误包括：

• 未按照推荐使用合适的密封胶或其他材料
• 热缩层的收缩不足
• 电缆的物理位置不当

图2：不良的中高压电缆终端连接导致电压梯度不均，进而引发局部放电

为了预防电缆终端的故障，最有效的方法是进行电缆局部放电的测试和监测。局部放电通常是最早的预警信号，它能够帮助预测设备即将发生故障。

在线与离线局部放电测试

在进行电缆检测时，Tan delta是常用的离线测试方法，可以评估电缆沿长的绝缘健康状况。与之相比，在线局部放电测试能够在不中断电缆运行的情况下进行。离线测试通常需要隔离设备，测试时间长且成本较高。下表展示了在线与离线局部放电测试的主要区别。

离线与在线局部放电测试比较表

最佳实践：

最佳检测方法是将在线局部放电测试作为条件监测计划的一部分。通过快速、低成本地检测大量电气设备，可以及时识别出需要进一步检查的设备。

非侵入式在线电缆局部放电检测

当电缆绝缘内发生局部放电时，电流脉冲将出现在导线与地线之间，并且具有相同的幅值但相反的极性。这种现象可以通过高频电流传感器（HFCT）或射频电流传感器（RFCT）进行检测【图4】【图5】。

图4：在电缆接地线进行在线电缆局部放电检测

通过在电缆接地线上安装RFCT/HFCT设备，可以检测电流变化，从而对整段电缆进行检测。

图5：现场安装RFCT/HFCT设备

这些测试可以在带电的电缆上进行，操作人员需要穿戴适当的个人防护装备（PPE）并采取必要的安全措施。

图6：RFCT Hotstick设备

RFCT Hotstick的设计允许用户在安全距离操作时，临时安装RFCT，从而减少电击和电弧闪光的风险【图6】。