高压电缆附件是现在高压输电体系的重要组成部分，其质量问题关系到高压电网的安全运转。一旦电缆设备呈现故障，将会形成巨大损失。因此，对电缆进行状态监测含义重大。局放量检测是目前最为常用的状态监测手段。本文评论下场放的根本原理以及各种典型局放缺点，对比了不同电缆局放检测办法的好坏。

什么是部分放电？

部分放电是发生在设备绝缘内部，未贯通高低压电极的放电现象，会形成绝缘劣化，终究导致电缆寿命缩短。传统的油浸纸绝缘电缆，局放对其绝缘功能影响较小，而对于固体绝缘电缆，如XLPE（交联聚乙烯）或许硅橡胶电缆，局放会对其绝缘形成永久性损害，导致绝缘功能下降。图1展现下场放模型与等效电路。在生产或装置进程中，电缆绝缘内部存在缺点，如固体绝缘的空地（void），液体绝缘的气泡，或电场不均匀处。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，临近部分的完好绝缘等效为c3。咱们能够获得局放电路的等效模型。局放一般发生在绝缘内部，而且等效电容c1、c2以及c3无法被丈量，因此，局放检测属于非直接丈量手段。

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，C1两端电压下降，空地绝缘恢复，同时C2被充电，当U10高于击穿电压Uz时，以上进程重复发生。而每次局放时，都将会在绝缘泄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生的位置、时刻以及幅值，咱们能够对设备的绝缘运转情况进行点评。

不同频率下的局放
不同频率以及电压波形下局放的丈量办法根本共同，因此，除了在工频电压下丈量电缆部分放电外，还能够选用现场实验的办法，在电缆上施加不同波形频率的电压，对电缆进行局放实验。

因为直流电压对于电缆附件绝缘的破坏效果较大，因此不建议在直流电压下丈量电缆局放，本文也不对其进行评论。

工频电压下的丈量技术

目前普遍认为，50Hz电压下的局放实验是使用最为广泛的局放丈量办法，最为首要的原因是运转电压频率为50Hz，局放丈量成果与实际最为挨近。可是，输电电缆线路长度较长，对实验设备的容量要求较高。图3为工频电压下局放测验实验安置图。分为变压器、分压器以及被试电缆三部分。

20至300Hz下的谐振丈量办法
图4为谐振频率下的局放实验安置示意图，与工频电压下的安置根本共同。依据IEC62067（≥245kV）与IEC60840（＜245kV）标准，电缆的实验频率范围为20至300Hz。实验安置选用串联谐振的办法，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。因为串联谐振的特性，其对变压器的容量要求远小于工频电压。此外，经过调整电感数值的大小，能够匹配不同长度、型号的电缆。

0.1Hz超低频实验技术
IEC60060规定，0.1Hz的电缆局放实验波形，能够选用正弦波或方波。因为电压频率较低，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）。相同时刻下超低频实验电压过零次数远小于50Hz工频实验，因此其局放重复次数要小于工频实验，一般不能选用局放重复次数来点评电缆或附件的运转情况。对于含有非线性电阻的电缆附件，不宜选用超低频实验，因为或许会对绝缘发生损害。

振动波丈量办法
振动波实验安置如图6所示，能够看做快速开关与谐振电路的结合。其实验原理为，经过直流电源对电缆进行充电，在到达必定电压后开关突然合上，此时电缆与电感形成串联回路，电缆（大电容）中储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。这项技术首要使用在60kV及以下的电缆设备中，随着技术的进步，在更高电压设备上使用逐步增多。
这项技术尽管选用直流电源，但充电时刻较短，很快切换为振动波，对电缆设备损害较小。且电源容量要求较小。缺点是振动时刻较短，100微秒，电缆耐压时刻不够。因此，这项技术首要用用于电缆绝缘情况确诊，而不适合投运实验。

高压电缆附件上的典型实验成果

本节展现了野外电缆终端的缺点局放实验成果，某些特性相同适用于中心接头等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
属外部发生的局放，如电场会集区域，与其他类型局放有较大的不同，能够精确地丈量。因为放电发生在空气中，电极两端不会发生电荷累积，因此，放电首要发生在电压的最大点，而且放电起始电压与结束电压是共同的。此外，当外加电压增大时，局放时刻也会添加。
当电晕起始点为高压侧时，在负半周能够检测到局放发生，如图7所示；当电晕发生在零电位区域时，局放发生在正半周。图8展现了野外终端的电晕易发生区域。导致电晕发生的首要原因有：不标准装置、毛边、尺度不恰当等。一般来说，这些缺点都是能够消除的，而且对于电缆设备的安全运转不会发生较大影响。电晕类局放首要发生在野外终端，一般不会在中心接头等设备上呈现。

空地
当局放在电压的正负半周都能检测到时，阐明缺点为空地缺点。正半周的放电量要大于负半周，如图9所示。因为临近电容充放电的影响，空地局放的起始电压与平息电压并不共同，局放起始电压要大于平息电压。随着外加电压的升高，局放幅值坚持不变，但放电频率添加。长时刻局放下，空地绝缘功能会发生改动，比方内外表绝缘电阻改动或结构发生改动，导致局放次数发生改动。
空地局放的典型缺点有绝缘气隙、混入杂质以及工艺不良等原因，其局放易发点如图10所示。

沿面放电
沿面放电首要发生在电场切线上，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。因为沿面放电闪络距离更大，对设备的绝缘功能影响至关重要。依据局放放电相位图（图11），第三象限下的放电量要大于第一象限。沿面放电首要发生在电缆终端，如图12所示。原因首要有：装置进程中终端内外表脏污，此时放电首要发生在电缆电场会集的应力锥处。当电缆终端进潮气今后，在低温下凝露会形成内外表放电。
电缆的外半导过渡处开剥不滑润也会形成电缆内部发生放电。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。

接触不良金具连接不良时也会导致局放的发生。金具连接点的空地会发生电压差，当外加电压足够高时会导致空地击穿。该种类型的局放相位图相对于过零点是对称的。如图13所示。
金具连接不良形成的局放幅值远高于其他类型局放，到达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。因为该类型的放电机理不受自由电荷的影响，在正半周与负半周，局放的起始电压与平息电压是共同的。
对于电缆附件，该类型的局放高发故障点会集在金具连接处，如图14所示。典型故障有：压接管与导线的截面积尺度不合，导致接触面过小，形成局放。继续的局放会形成金具发热，终究导致电缆接头故障。另一个典型故障为：装置进程中涂抹硅脂过多，导致线芯与内半导之间有一层绝缘，形成电位差。

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。改动电场分布，发生局放。该类型局放分布如图15所示。局放幅值根本共同，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生在气体绝缘的电缆中心接头或终端头中，如图16所示。

局放剖析

目前局放剖析首要选用相位图谱（phase resolved partial discharge，PRPD），一些辅佐、新式的办法也在逐步使用。比方局放监测体系，对设备进行继续性的监测。因为电缆局放测验一般在运转现场，而非实验室，外界噪声搅扰较大，需要选用辅佐屏蔽办法。当实验现场位于变电站或附近有发电机时，外界电磁搅扰信号会叠加到电晕或许沿面放电局放相位图谱上。形成局放辨认困难。
为了过滤噪音搅扰，硬件上选用中心频率和检测带宽可调的组合带通滤波器，滤除外部搅扰。软件上选用脉冲波形-时刻序列检测，即记录单个局放脉冲波形机器获取时刻点（相位），根据脉冲波形特定参数，对脉冲群进行无监督的聚类剖析，将脉冲群进行快速分类，将具有类似特征的局放脉冲在映射特征空间中紧聚或抱团，形成簇。然后区分局放或噪声搅扰。
总结

局放监测是目前电缆附件情况确诊最为有力的工具。能够直接对运转中的电缆进行检测确诊，评价其绝缘情况，但缺点是易受外界搅扰，滤波、提取波形较为困难，综合来看，局放检测方法仍是目前检测电缆最优秀的非破坏性检测法。