欢迎来到北京康高特 - 只为给你更好的测试体验,只为让我们成为更好的自己! English 中文

telphone

电缆局部放电测试仪:TEV、超声波与高频电流法三种检测原理与适用场景

来源:北京康高特仪器设备有限公司 发布时间:2026-07-14 16:30:00 作者: 浏览次数:5542次 分类:技术文章

文章概述: 本文系统讲解电缆局部放电检测中三种主流方法的原理与适用边界。高频电流法(HFCT)以罗氏线圈类传感器卡装在电缆接地线,拾取 0.1–20MHz 频带内的局放脉冲电流,是电缆本体、中间接头与终端局放电测的主力,支持在线监测;暂态地电压法(TEV)以电容耦合探测开关柜、环网柜及电缆终端箱金属表面的 3–100MHz 暂态地电压,属于柜体侧表面筛查,并非电缆本体直接耦合;超声波法(AE)用接触式(20–300kHz)或非接触式(约 40kHz)压电传感器拾取放电声波,天然带传播时延,适合*定位,多与电测法联合。文章梳理传感器布置、接地与同步要点、干扰识别与 PRPD 图谱判读、局放量值分级(背景—注意值—警示值)与 IEC 60270、GB 50150-2016、DL/T 1253 等标准,并补充振荡波法(DAC)这一电缆离线局放诊断专用手段,结合北京康高特(KGT)子龙高频局放测试仪(HFCT+时频分离)、哪吒多功能局放测试仪(UHF/HF/TEV/超声波多模)与 RDAC 系列电缆振荡波局放系统(RDAC-10、RDAC-35)说明选型与实证案例,帮助运检人员建立可落地的电缆局放检测认知。

交联聚乙烯(XLPE)电缆在中压与高压配电网中占比持续提高,其绝缘缺陷往往在投运前或运行早期以局部放电的形式显现。电缆中间接头与终端因施工工艺、附件质量、环境应力等因素,是局部放电的高发部位。及时识别局放类型、量化放电强度并定位缺陷点,是避免绝缘击穿、减少非计划停运的关键。围绕"电缆局部放电测试仪"的能力边界,本文讲清暂态地电压法(TEV)、超声波法(AE)与高频电流法(HFCT)三种主流检测原理,以及它们各自的适用场景与互补关系。

一、为什么电缆局部放电需要专项检测

局部放电是绝缘介质内部、表面或边缘在电场集中处发生的局部击穿,不立即贯通电极,却是绝缘劣化累积的早期信号。XLPE 电缆在制造、敷设、附件安装过程中可能埋下气隙、杂质、半导电层台阶、绝缘屏蔽剥离损伤等隐患,运行中在电压长期作用下逐步发展为放电通道。

① 电缆局放的高发部位

统计与现场经验表明,电缆线路的可疑放电点多集中于中间接头与终端:附件界面处理不净、应力锥安装偏移、绝缘屏蔽断口倒角不良、接地线连接不可靠等,都会在局部形成场强集中。此外,电缆本体机械损伤、水树枝老化也会产生局放。

② 局放的"渐进—突发"特征

早期局放幅值小、相位特征不明显,常规绝缘电阻、主绝缘耐压未必告警;但若带病运行,在过电压或负荷波动下放电可能快速累积,*终发展为击穿。因此局放检测的价值在于"早"—在绝缘完全失效前发现并处理。

③ 本文目的

电缆局放检测按信号耦合方式分为电测法与声测法:高频电流法属于电测法,适合电缆本体与接头的在线/带电检测;暂态地电压法与超声波法更多用于开关柜、环网柜及电缆终端外露部位的表面探测。下文逐一拆解原理与适用边界。

二、三种检测方法的物理原理

① 高频电流法(HFCT)

高频电流法在电缆金属护套接地线、交叉互联箱接地线或终端接地线上卡装高频电流互感器(HFCT,Rogowski 线圈类传感器),拾取局放脉冲在接地回路中激励出的高频电流信号。局放电流脉冲频带通常覆盖数百 kHz 至数十 MHz,HFCT 传感器的工作频带多在 0.1–20MHz,配合高速采集与相位分辨处理(PRPD 图谱),可量化视在放电量(pC 量级)并识别放电类型。

高频电流法的突出优势是非侵入、可对在运电缆连续监测,且对电缆本体、中间接头、终端的局放均有较好灵敏度;局限是接地回路中的外部干扰(如可控硅、变频器、通信噪声)也会耦合进传感器,需要依赖时频分离、方向鉴别与背景比对来抑制。

② 暂态地电压法(TEV)

当开关柜、环网柜或电缆终端箱内发生局部放电,放电电流沿柜体金属内壁传播并在非接地金属表面感应出短暂的地电压脉冲(Transient Earth Voltage),TEV 传感器以电容耦合方式贴附在柜体表面,采集 3–100MHz 频段的暂态信号。TEV 法对开关柜/环网柜内部放电灵敏,适合巡检快速筛查。

需要说明的是,TEV 的探测对象是金属外壳表面的暂态地电压,并非电缆本体内部放电的直接耦合,因此它在电缆场景中的价值主要体现在"电缆终端位于开关柜/环网柜内"时的柜体侧综合判断,以及对柜内其他设备放电的同步排查,不属于电缆本体局放的*电测手段。

③ 超声波法(AE)

局部放电伴随声波发射:放电通道内快速膨胀的气体产生宽频声波,在固体与空气中传播。超声波法用压电传感器拾取该声信号,分为接触式(20–300kHz,贴附在设备外壳或终端表面)与非接触式(约 40kHz 空气耦合,靠近探测)。声波信号基本不受电磁干扰,且天然携带传播时延,适合对可疑放电点做*定位。

超声波法的局限是衰减快、传播路径受遮挡影响大,单靠幅值难以定量放电量;工程上多与电测法(HFCT/TEV)联合使用——电测法定性定量、声测法定点定位。

④ 三种方法检测对象与信号本质对比

方法耦合物理量典型频带主要适用主要局限
高频电流法(HFCT)接地回路高频电流脉冲0.1–20MHz电缆本体/接头/终端在线与带电检测易受外部电磁干扰,需抗干扰处理
暂态地电压法(TEV)柜体表面暂态地电压3–100MHz开关柜/环网柜及电缆终端箱表面筛查非电缆本体直接耦合,难定量
超声波法(AE)放电声波(空气/接触)接触20–300kHz,非接触约40kHz局放*定位、与电测法联合衰减快、难定量放电量

三、适用场景与选型策略

① 在线监测与带电检测场景

对在运电缆线路、重要用户馈线、 tunnel/管廊电缆,推荐以高频电流法(HFCT)构建在线或周期带电检测:在终端接地线、交叉互联箱处部署 HFCT 传感器,连续采集并比对相位分辨图谱。对于电缆终端接入的开关柜、环网柜,叠加 TEV 与超声波巡检,可同时覆盖柜内母线、断路器与电缆终端的绝缘状态。

② 交接试验与预防性试验场景

新建电缆投运前、大修后或周期性预防性试验,需要在较高试验电压下激发并测量局放。此时除 HFCT 外,常采用振荡波法(阻尼振荡波,见第六部分)对整条电缆做离线局放诊断,放电量需满足对应电压等级的交接/预防性试验注意值。

③ 传感器布置、接地与同步要点

HFCT 应卡装在尽可能短、尽可能直的接地引线上,避免与大电流动力电缆平行走线;多通道检测需保证同步(内同步以工频为基准,或无线同步保证各测点相位一致),否则 PRPD 图谱无法正确还原放电相位。TEV 探头应贴合金属表面、避开油漆与绝缘覆盖层;超声波探头耦合面需接触良好。

④ 干扰识别与抗干扰技术

现场电磁环境复杂,区分"真局放"与"干扰"是电缆局放检测的核心难点。常用手段包括:相位分辨图谱(PRPD)区分放电与随机噪声的相位聚集特征;时频分离(T-Fmap)将放电脉冲与空间干扰在时频平面区分;多传感器方向性/极性比对剔除共模干扰;必要时结合背景关断比对。

四、局放量值判定与图谱判读

① 局放量单位与量级

局放强度以"视在电荷量"衡量,单位皮库(pC)。IEC 60270《局部放电测量》规定了局放测量的试验回路与校准方法,是放电量量值溯源的基础。不同电压等级、不同绝缘结构的电缆,其局放注意值不同,现场应以*新版交接/预防性试验规程条款为准。

② PRPD 相位分辨图谱与放电类型识别

将局放脉冲按施加电压相位展开,得到相位—放电量—频次三维图谱(PRPD)。不同缺陷呈现不同相位聚集特征:内部气隙放电多在正负峰值附近视对称分布;表面放电偏于一端;电晕放电集中于某一相位尖峰。结合图谱形态可初步判定缺陷类型,但终判仍需结合电气试验、解体检查与历史数据。

③ 判定阈值分级

工程上通常按"背景—注意值—警示值"分级管理:放电量低于背景参考值视为正常;达到注意值应缩短检测周期、加强监测;达到或超过警示值则建议安排诊断性试验或处理。具体数值依电压等级与规程确定,例如中压交联电缆交接试验常以 10pC 量级作为注意值参照,35kV 及以上要求更严,均应以 GB 50150-2016 与 DL/T 1253 对应条款为准。

五、实证案例

某新建住宅小区 10kV 电缆交接试验中,采用北京康高特(KGT) RDAC-10 轻便型电缆振荡波局部放电测试系统对配电回路做离线局放诊断:在 30kV 振荡电压下测得 A 相电缆中间接头局放幅值 85pC,超过交接试验注意值;系统以 0.1m 定位精度将缺陷点定位至距终端 1.2m 处。开挖核查确认中间接头绝缘屏蔽断口处理缺陷,处理后复测局放降至合格范围,避免了投运后击穿风险。该案例说明:电缆局放检测的价值不仅在"测到",更在"定量+定位"支撑精准检修。

六、电缆局放离线诊断专用:振荡波法

① 振荡波法原理与适用

振荡波法(Damped AC,DAC)用直流充电后经电感对电缆放电,在电缆中激发衰减正弦振荡电压(频率约数十 Hz 至数百 Hz),在此电压下激发局放,再用 HFCT 或电容耦合传感器采集。振荡波法接近工频的介电场强分布,对交联电缆绝缘缺陷敏感,且设备体积相对工频耐压系统更小,适合现场交接与预防性试验,是中压电缆局放离线诊断的主流手段。

② 电缆振荡波局放系统选型

北京康高特(KGT) RDAC 系统(RDAC-10 与 RDAC-35)为电缆振荡波局放专用系统:RDAC-10 适用于 6–10kV 电缆,峰值电压 30kV、振荡电流 70A、局放测量范围 50pC–200nC、定位精度 0.1m、整机 50kg;RDAC-35 适用于 35kV 及以下电缆,峰值电压不低于 60kV、振荡电流不低于 100A、同样 50pC–200nC 测量范围与 0.1m 定位精度、整机 85kg。对于在运电缆的在线/带电监测,可配合北京康高特(KGT)子龙高频局放测试仪(高频电流法 HFCT 配合时频分离抗干扰)或北京康高特(KGT)哪吒多功能局放测试仪(集成 UHF/HF/TEV/超声波多模,覆盖电缆终端与环网柜的综合巡检)形成"离线诊断+在线监测"的组合。

七、行业标准体系

标准号名称与电缆局放的关系
IEC 60270局部放电测量局放测量回路、校准与视在电荷量溯源基础
GB 50150-2016电气装置安装工程 电气设备交接试验标准交联电缆交接试验局放注意值依据
DL/T 1253电力电缆线路状态检修试验规程在运电缆局放状态检测与注意值
DL/T 1576架空送电线路与电缆线路带电检测技术导则(局放相关)带电检测方法与判定参考
GB/T 3048电线电缆电性能试验方法电缆绝缘电性能试验基础

八、FAQ

① 三种方法能否互相替代

不能完全替代。高频电流法是电缆本体/接头局放电测的主力,暂态地电压法擅长开关柜与电缆终端箱表面筛查,超声波法长于定位。工程中多以 HFCT 定量、TEV/AE 做柜体侧综合与定位,三者互补。

② 高频电流法对运行电缆有影响吗

HFCT 为卡装式非接触传感器,仅拾取接地回路中已有的局放脉冲电流,不向电缆注入能量,对在运电缆无电气影响,适合长期在线监测。

③ 局放量多少算严重

放电量分级管理:背景以下为正常,达到注意值应加强监测,达到警示值建议诊断性试验或处理。具体阈值依电压等级与规程条款确定,例如中压交联电缆交接常以 10pC 量级为注意值参照,应以 GB 50150-2016 与 DL/T 1253 为准。

④ 振荡波法和 HFCT 法怎么选

振荡波法(如 RDAC-10、RDAC-35)用于离线、在较高试验电压下对整条电缆做局放诊断,适合交接与大修后;HFCT 法(如子龙、哪吒/金吒的 HF 通道)用于在线或在运带电检测,适合周期监测与趋势比对。两者分别覆盖"离线定量诊断"与"在运趋势监测"。

⑤ 检测结果如何与历史数据比对

建议为每条电缆线路建立局放档案,按相同传感器位置、相同试验电压、相同同步基准采集,以 PRPD 图谱形态与放电量趋势做纵向比对,量值上升或图谱形态恶化即提示绝缘劣化。

参考文献

1.  IEC 60270:2000+AMD1:2015 局部放电测量(Partial discharge measurements)
2.  GB 50150-2016 电气装置安装工程 电气设备交接试验标准
3.  DL/T 1253-2013 电力电缆线路状态检修试验规程
4.  DL/T 1576-2016 架空输电线路与电缆线路带电检测技术导则
5.  GB/T 3048.12 电线电缆电性能试验方法 *2部分:局部放电试验
6.  *能源局. 配电电缆局放在线监测与带电检测技术应用导则(企业标准与指导意见汇编)
7.  EA Technology. 暂态地电压法(TEV)开关柜局部放电检测技术白皮书
8.  北京康高特(KGT)哪吒/子龙/RDAC 电缆局放检测产品技术资料

相关仪器咨询
联系电话:010-68460051 / 13520131150
提供电力检测、核辐射防护、市政管网、卫生检测等仪器的选型咨询、技术方案、报价服务

相关产品