一、航空电缆为什么会发生局部放电?

随着航空电气化水平不断提高,机载供电系统的电压等级也在持续提升。电缆长期工作在高电场、低气压等复杂环境下,一旦绝缘性能下降,就可能出现局部放电(Partial Discharge,PD)现象。

局部放电虽然不会立即造成绝缘击穿,但会不断侵蚀绝缘材料,缩短电缆使用寿命,严重时甚至可能导致供电故障。因此,如何准确识别局部放电类型,并及时发现潜在缺陷,是航空电缆可靠运行的重要保障。

二、航空电缆局部放电主要发生在哪里?

根据试验结果,航空电缆局部放电主要分为两种类型。

第一种是外部局部放电。

这类放电通常发生在电缆绝缘层外表面与接地金属之间的空气间隙。当局部电场强度超过空气击穿强度时,就会产生放电现象。

第二种是内部局部放电。

内部放电主要出现在导体与绝缘层之间的微小空气间隙内。这些间隙虽然尺寸很小,但在高电压作用下,同样可能形成电子雪崩,引发局部放电。相比外部放电,内部放电位置更加隐蔽,对绝缘材料的损伤也更加严重。

研究发现,内部局部放电的起始电压通常高于外部局部放电,这也是两者的重要区别之一。

航空电缆内部结构及绝缘层截面示意图
航空电缆内部结构及绝缘层截面示意图

三、环境压力对局部放电有什么影响?

航空设备在不同飞行高度下,会经历明显的气压变化。

实验结果表明,随着环境压力降低,航空电缆局部放电起始电压(PDIV)会发生变化,局部放电更容易被触发。

尤其是在低气压环境下,导体与绝缘层之间的空气间隙更容易形成放电通道,增加局部放电发生概率。因此,在航空电缆绝缘设计及检测过程中,必须充分考虑环境压力对放电特性的影响,而不能仅依据常压条件进行评估。

航空电缆局部放电实验装置示意图
航空电缆局部放电实验装置示意图
不同环境压力下航空电缆局部放电起始电压变化曲线
不同环境压力下航空电缆局部放电起始电压变化曲线

四、如何识别内部放电与外部放电?

为了区分不同类型的局部放电,可结合局部放电相位分布图(PRPD)以及放电起始电压变化规律进行综合分析。

当外部放电存在时,放电活动通常更加剧烈,放电脉冲分布范围较宽;而内部放电的相位分布更加集中,放电电荷相对稳定。

此外,通过改变试验环境或采用绝缘介质屏蔽外部放电,也能够进一步确认放电位置,为故障诊断提供依据。

对于现场带电检测而言,还可结合超高频(UHF)高频电流(HFCT)超声波(AA)等多种检测技术,提高局部放电识别的准确性。

内部局部放电PRPD相位分布图
内部局部放电PRPD相位分布图

五、局部放电检测对电力行业有哪些借鉴意义?

虽然上述研究对象为航空电缆,但其分析方法同样适用于电力行业中的高压电缆、GIS设备、开关柜、变压器等绝缘设备。

通过分析局部放电起始电压、放电脉冲特征以及不同环境条件下的放电规律,可以更准确地判断绝缘缺陷类型,提前发现潜在故障,为设备状态检修提供可靠依据。

目前,珠海华网科技针对电力设备局部放电在线监测与带电检测,提供涵盖UHF、HFCT、TEV、超声波等多种检测技术的解决方案,可满足GIS、开关柜、高压电缆、变压器等设备的状态监测需求,帮助用户及时发现绝缘隐患,提升供电系统运行可靠性。

Paschen曲线与局部放电起始电压对比分析图
Paschen曲线与局部放电起始电压对比分析图

结语

局部放电是绝缘老化的重要预警信号。通过深入研究不同放电类型的形成机制及影响因素,不仅有助于提升航空电缆的安全可靠性,也为电力设备局部放电检测技术的发展提供了有益参考。未来,随着在线监测技术和智能诊断技术不断发展,局部放电检测将在设备状态检修和故障预警中发挥越来越重要的作用。

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