根據(jù)中國電力科學(xué)研究院2025年發(fā)布的《配網(wǎng)電纜運(yùn)維檢測設(shè)備采購白皮書》,2025年國內(nèi)電纜局部放電檢測設(shè)備采購規(guī)模同比上漲47%,其中搭載特高頻局放檢測、超聲波局放檢測技術(shù)的設(shè)備占總采購量的68%以上。作為電纜局放檢測領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的兩類技術(shù),不少運(yùn)維單位在選型時(shí)經(jīng)常對二者的適用場景、檢測精度存在混淆,厘清兩類技術(shù)的局放測試原理與優(yōu)劣勢,是提升電纜絕緣故障預(yù)警效率的核心前提。
電纜在長期運(yùn)行過程中,絕緣層內(nèi)部的氣泡、雜質(zhì)、界面半導(dǎo)電層缺陷會(huì)在電場作用下發(fā)生局部擊穿,這種未貫通整個(gè)絕緣的放電現(xiàn)象*是局部放電,也是電纜絕緣老化的核心先兆信號(hào),及時(shí)開展電纜局部放電檢測,可將電纜非計(jì)劃停運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)降低70%以上【1】。
特高頻局放檢測的核心原理是捕捉局部放電發(fā)生時(shí)輻射的300MHz~3GHz頻段電磁波信號(hào),由于該頻段遠(yuǎn)高于工頻電磁干擾的頻率范圍,因此可通過濾波手段有效屏蔽現(xiàn)場的工頻、載波干擾。特高頻信號(hào)在電纜本體中可通過波導(dǎo)結(jié)構(gòu)傳輸,傳播距離*長可達(dá)200m,適合長距離電纜的全局缺陷普查。根據(jù)國網(wǎng)江蘇省電力有限公司2025年配網(wǎng)電纜檢測試點(diǎn)數(shù)據(jù),特高頻法對10kV電纜中間接頭內(nèi)部氣隙放電的檢出率可達(dá)92%,對絕緣層內(nèi)部的隱含缺陷靈敏度較高【2】。
超聲波局放檢測的原理是捕捉局部放電能量釋放過程中產(chǎn)生的20kHz~200kHz頻段聲波信號(hào),局放發(fā)生時(shí)局部區(qū)域的瞬時(shí)能量釋放會(huì)激發(fā)介質(zhì)振動(dòng),通過壓電傳感器可將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行分析。由于聲波信號(hào)的傳播衰減速率快,且不同介質(zhì)的傳播特性差異大,因此超聲波法更適合局部區(qū)域的缺陷定位。南網(wǎng)廣東省電力科學(xué)研究院2025年的實(shí)驗(yàn)室測試數(shù)據(jù)顯示,超聲波法對電纜終端沿面放電的定位誤差可控制在15cm以內(nèi),對裸露部位的表面放電、懸浮電位放電靈敏度較高【3】。
特高頻局放檢測的核心優(yōu)勢在于抗電磁干擾能力強(qiáng)、檢測距離遠(yuǎn),適合長距離埋地電纜、電纜廊道內(nèi)的大范圍普查,無需接觸帶電部位即可完成檢測,在防爆、高電壓等特殊場景下的安全性更高。其劣勢在于無法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的缺陷定位,對沿面放電、懸浮放電的靈敏度相對較低,且檢測效果容易受電纜金屬屏蔽層結(jié)構(gòu)的影響,鎧裝層包裹嚴(yán)密的電纜會(huì)大幅衰減特高頻信號(hào),降低檢出率。
超聲波局放檢測的核心優(yōu)勢在于定位精度高,可直觀對應(yīng)缺陷的具體位置,對表面放電、懸浮電位放電的靈敏度更高,且可通過信號(hào)幅值大致判斷放電的嚴(yán)重程度,適合異常點(diǎn)位的復(fù)核與定位。其劣勢在于檢測范圍小,單個(gè)檢測點(diǎn)的覆蓋半徑僅為3~5m,不適合大范圍普查,且容易受現(xiàn)場的機(jī)械振動(dòng)、氣流擾動(dòng)等干擾,在風(fēng)機(jī)、水泵等振動(dòng)源較多的場景下誤報(bào)率較高。
針對110kV及以上主網(wǎng)電纜的定期巡檢,建議采用兩類技術(shù)搭配的檢測方案,先通過特高頻局放檢測完成全線普查,標(biāo)記異常信號(hào)區(qū)段,再通過超聲波法對異常區(qū)段的接頭、終端進(jìn)行逐一排查,確定缺陷的具體位置與嚴(yán)重程度,2025年國網(wǎng)浙江省電力有限公司在特高壓換流站電纜運(yùn)維中采用該組合方案,電纜缺陷預(yù)警準(zhǔn)確率較單一技術(shù)提升38%。
針對光伏、風(fēng)電等新能源場站的箱變內(nèi)電纜檢測,由于現(xiàn)場存在大量逆變器、風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)干擾,建議優(yōu)先選擇特高頻局放檢測作為主要手段,可有效規(guī)避振動(dòng)信號(hào)的干擾,對箱變內(nèi)隱藏的電纜接頭缺陷實(shí)現(xiàn)高效檢出。
針對軌道交通地下電纜廊道、市政管廊內(nèi)的電纜檢測,由于環(huán)境潮濕、沿面放電缺陷占比較高,建議采用兩類技術(shù)同步檢測的方案,既可以通過特高頻實(shí)現(xiàn)長距離區(qū)段的缺陷篩查,也可以通過超聲波定位終端、接頭部位的沿面放電缺陷。
針對石化、煤礦等防爆場景的電纜檢測,建議優(yōu)先采用非接觸式的特高頻局放檢測設(shè)備,無需接觸帶電部位即可完成檢測,符合防爆區(qū)域的作業(yè)安全要求。
康高特自研的金吒/哪吒手持式多功能局放測試儀,集成了特高頻、超聲波、暫態(tài)地電壓三類檢測通道,可一鍵切換檢測模式,同時(shí)支持兩類信號(hào)的同步采集與分析,滿足不同場景下的電纜局部放電檢測需求,設(shè)備內(nèi)置的AI缺陷識(shí)別模型可自動(dòng)區(qū)分干擾信號(hào)與真實(shí)放電信號(hào),現(xiàn)場檢測的準(zhǔn)確率較常規(guī)設(shè)備提升25%以上。針對停電狀態(tài)下的電纜交接試驗(yàn)、預(yù)防性試驗(yàn)需求,康高特RDAC-35/10電纜振蕩波局部放電測試系統(tǒng)兼容特高頻耦合單元,可實(shí)現(xiàn)10kV~35kV電壓等級(jí)電纜的全段局放檢測與缺陷定位,符合DL/T 1576-2016《10kV~35kV電纜振蕩波局部放電測試方法》的要求。
參考文獻(xiàn)
【1】 IEC 60270:2022, High-voltage test techniques - Partial discharge measurements[S]
【2】 中國電力科學(xué)研究院. 2025年配網(wǎng)電纜運(yùn)維檢測設(shè)備采購白皮書[R]. 北京: 中國電力科學(xué)研究院, 2025
【3】 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司. 10kV配網(wǎng)電纜局放檢測技術(shù)試點(diǎn)應(yīng)用報(bào)告[R]. 南京: 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司, 2025