國(guó)內(nèi)外用于XLPE電力電纜局部放電檢測(cè)的方法有很多。但由于XLPE電纜局部放電信號(hào)微弱，波形復(fù)雜多變，極易被背景噪聲和外界電磁干擾噪聲淹沒(méi)，所以研究開(kāi)發(fā)電纜局部放電在線檢測(cè)技術(shù)的難度在所有電氣設(shè)備絕緣在線檢測(cè)技術(shù)中是最大的。其中常規(guī)XLPE電纜局部放電測(cè)量多采用IEC60270法，其測(cè)量頻帶較低，通常在幾十到幾百kHz范圍內(nèi)，易受背景干擾的影響，抗干擾能力差。理論研究表明，XLPE電力電纜局部放電脈沖包含的頻譜很寬，最高可達(dá)到GHz數(shù)量級(jí)。因此，選擇在信噪比高的頻段測(cè)量可有效地避免干擾的影響。目前國(guó)內(nèi)外己把電纜局部放電測(cè)量的焦點(diǎn)轉(zhuǎn)移到高頻和超高頻測(cè)量上。尤其是超高頻檢測(cè)技術(shù)在GIS上成功應(yīng)用后，很多研究學(xué)者嘗試將這一方法拓展到XLPE電纜局部放電在線檢測(cè)上。同時(shí)，由于電纜附件絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響其絕緣性能的因素很多，發(fā)生事故的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電纜本體，且在電纜附件處獲取信號(hào)的靈敏度比從電纜本體獲取信號(hào)的靈敏度要高且容易實(shí)現(xiàn)，因此通常電纜局部放電在線檢測(cè)方法亦多用于電纜附件故障的檢測(cè)。
電纜附件局部放電在線檢測(cè)方法中主要的檢測(cè)方法有差分法、方向耦合法、電磁耦合法、電容耦合法、電感耦合法、超聲波檢測(cè)法等。在眾多檢測(cè)方法中，差分法、方向耦合法、電磁耦合法檢測(cè)技術(shù)目前已成功應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中；而近些年超高頻測(cè)量方法受到更多關(guān)注，成為XLPE電纜局部放電在線檢測(cè)新的檢測(cè)方向。
①差分法
差分法是日本東京電力公司和日立電纜公司共同開(kāi)發(fā)的一種方法。其基本原理見(jiàn)下圖。將兩塊金屬箔通過(guò)耦合劑分別貼在275kV XLPE電纜中間接頭兩側(cè)的金屬屏蔽筒上(此類(lèi)中間接頭含有將兩端金屬屏蔽筒連接隔斷的絕緣墊圈)，金屬箔與金屬屏蔽之間構(gòu)成一個(gè)約為1500pF-2000pF的等效電容。當(dāng)電纜接頭一側(cè)存在局部放電，另一側(cè)電纜絕緣的等效電容起耦合電容作用，檢測(cè)阻抗便耦合到局部放電脈沖信號(hào)。該方法簡(jiǎn)單安全，不必加入專(zhuān)門(mén)的高壓源和耦合電容，也無(wú)需改變電纜接線，適合于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及在線檢測(cè)。研究發(fā)現(xiàn)，頻譜分析儀中心頻率設(shè)在5MHz-10MHz時(shí)，信噪比最高。差分法的檢測(cè)回路類(lèi)似于差動(dòng)平衡電路，來(lái)自導(dǎo)線芯的噪聲信號(hào)，在檢測(cè)阻抗上的兩端不能產(chǎn)生壓降，因而可以很好地抑制噪聲。
差分法結(jié)構(gòu)圖和原理圖
②方向耦合法
方向耦合法最典型的例子是德國(guó)柏林的400kV XLPE電纜局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)方向耦合器耦合局部放電信號(hào)，方向耦合器結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖1。方向耦合器由一個(gè)插在電纜絕緣上的電極板、一個(gè)羅戈夫斯基線圈和兩個(gè)終端阻抗(分別與端口A, B相連)構(gòu)成。電極板與金屬屏蔽層之間形成一個(gè)等效電容，羅戈夫斯基線圈分為性能相同的兩部分，如圖2。
方向耦合器結(jié)構(gòu)圖1
方向耦合器結(jié)構(gòu)圖2
③電磁耦合法
電磁耦合法是將鉗型羅戈夫斯基線圈直接卡裝在電纜金屬屏蔽外，或穿過(guò)電纜終端、連接頭屏蔽層的接地線，通過(guò)感應(yīng)流過(guò)電纜屏蔽層的PD脈沖來(lái)檢測(cè)局放。電磁耦合法應(yīng)用于XLPE電纜局部放電在線監(jiān)測(cè)比較成功的例子是1998年瑞士研制的170kV XLPE電纜局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，測(cè)量位置選在XLPE中間接頭金屬屏蔽的連接引線上，系統(tǒng)的檢測(cè)頻帶在15MHz-50MHz左右，檢測(cè)靈敏度可低于15pC。由于寬頻帶電磁耦合法具有小巧靈活，操作安全，能真實(shí)地反映脈沖波形等特點(diǎn)，正在被廣泛的研究和應(yīng)用。該方法容易受到地線電磁信號(hào)的干擾，單純依賴(lài)寬頻帶濾波器和高倍數(shù)的放大器很難排除某些類(lèi)似局部放電脈沖的干擾。④電容耦合法
電容耦合法是由英國(guó)南安普敦大學(xué)、英國(guó)電網(wǎng)公司和西安交通大學(xué)共同研究的一種XLPE電纜局部放電在線檢測(cè)的方法。取一段靠近接頭的電纜，剝?nèi)ゲ糠滞庾o(hù)套，將金屬箔片貼在外半導(dǎo)電層作為電極，如圖所示。信號(hào)從耦合器上的BNC頭輸出，中斷的金屬屏蔽層經(jīng)導(dǎo)線連接。在工頻電壓下，由于外半導(dǎo)電層的阻抗遠(yuǎn)小于絕緣層的阻抗，則外半導(dǎo)電層可視為工頻地電位，故電容耦合器并不影響電纜絕緣效果。在高頻條件下，外半導(dǎo)電層阻抗與絕緣層阻抗可比，而地電位為金屬屏蔽層，故有利于高頻信號(hào)的測(cè)量。該檢測(cè)法有效檢測(cè)頻帶為10MHz-500MHz，靈敏度為3pC。
電容耦合器結(jié)構(gòu)圖
電感耦合器結(jié)構(gòu)圖
⑤電感耦合法
電感耦合法為荷蘭提出的一種利用線圈作為傳感器對(duì)螺旋狀金屬屏蔽電纜進(jìn)行局部放電在線檢測(cè)的方法，電感耦合器的示意圖見(jiàn)圖。這種檢測(cè)方法要求被測(cè)電纜金屬屏蔽為螺旋帶狀繞制而成的。當(dāng)電纜中存在局部放電，局部放電脈沖沿電纜屏蔽傳播，該電流信號(hào)可分解為沿電纜長(zhǎng)度的徑向分量和圍繞電纜的切向分量。切向分量的電流產(chǎn)生一個(gè)軸向的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)穿過(guò)傳感器時(shí)，傳感器上因磁通變化而感應(yīng)一個(gè)雙極性的電壓信號(hào)。因此檢測(cè)系統(tǒng)便可檢測(cè)到局部放電信號(hào)，最高測(cè)量頻率為600MHz，檢測(cè)靈敏度為10pC-20pC。此外，其受高頻信號(hào)衰減特性的限制，有效測(cè)量距離為10m左右，只能用于電纜附件的測(cè)量。⑥超聲波檢測(cè)法
除了上述提到的電氣測(cè)量方法以外，還有很多非電氣量的測(cè)量方法。這些方法是根據(jù)局部放電過(guò)程中伴隨著電荷的轉(zhuǎn)移和電能損耗產(chǎn)生各種非電信息，如聲波、發(fā)光、發(fā)熱以及出現(xiàn)新的生成物等，通過(guò)測(cè)量這些非電氣量來(lái)獲取局部放電信息。超聲波檢測(cè)系統(tǒng)通常采用壓電晶體作傳感器，壓電晶體將聲信號(hào)成比例的轉(zhuǎn)換成電荷量，信號(hào)經(jīng)前置放大器放大后再進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并應(yīng)用光纖傳輸，傳輸?shù)墓庑盘?hào)經(jīng)光電元件轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)放大后在示波器或峰值表上顯示。近代超聲波測(cè)量局部放電所用的儀器頻帶多取60kHz-300kHz。由于傳播衰減等原因，能采集的聲信號(hào)很微弱，長(zhǎng)期以來(lái)超聲波測(cè)量就是因?yàn)殪`敏度太低，而沒(méi)有被廣泛采用。近年來(lái)由于電傳感器效率的提高，集成元件組成的低噪聲放大器和光纖的發(fā)展，使得測(cè)量靈敏度大為提高。
關(guān)注微信公眾號(hào)