電纜PD的離線(xiàn)檢測(cè)需要對(duì)電纜停電操作，影響供電可靠性；離線(xiàn)PD難以實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)電纜故障隱患；且離線(xiàn)PD的測(cè)試條件與電纜的實(shí)際運(yùn)行條件不符，不能正確的反映電纜絕緣內(nèi)的缺陷。為了減少停電時(shí)間，提高供電可靠性，檢修策略正從預(yù)防性試驗(yàn)為主到狀態(tài)檢修為主轉(zhuǎn)變，其中電氣設(shè)備的狀態(tài)檢測(cè)是狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)。對(duì)于直接面對(duì)用戶(hù)的中壓配電電纜，其PD在線(xiàn)檢測(cè)成為目前研究的熱點(diǎn)。
(a) 高頻脈沖電流法
高頻脈沖電流檢測(cè)技術(shù)，在足夠?qū)挼念l帶范圍內(nèi)，通過(guò)安裝在被測(cè)設(shè)備接地線(xiàn)上的穿芯式電流傳感器或鉗型電流傳感器，檢測(cè)PD的脈沖信號(hào)，也稱(chēng)為高頻電流互感器方法。如通過(guò)在XLPE電纜接地線(xiàn)上或電纜本體上安裝高頻電流傳感器(HFCT)，以耦合高頻脈沖電流流經(jīng)通路上所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)信號(hào)。HFCT高頻電流傳感器實(shí)際上是一種寬頻帶羅戈夫斯基線(xiàn)圈型電流傳感器，檢測(cè)頻帶通常在幾百kHz到幾十MHz，能夠有效地獲取PD信號(hào)。該電流傳感器主要由磁芯、線(xiàn)圈、金屬屏蔽盒等組成。磁芯采用耐磨耐蝕、高頻高導(dǎo)磁率、損耗小、穩(wěn)定性好的磁性材料，由兩個(gè)半環(huán)經(jīng)金屬屏蔽盒的閉合結(jié)構(gòu)而形成圓環(huán)。金屬屏蔽盒為兩半環(huán)結(jié)構(gòu)，尺寸稍大于磁芯，安放和固定磁芯，該屏蔽盒可屏蔽現(xiàn)場(chǎng)空間的干擾，以減少甚至避免現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量PD時(shí)的干擾。HFCT高頻電流傳感器原理如下圖(a)所示，在半環(huán)磁芯上纏繞線(xiàn)圈并串接積分電阻R，構(gòu)成自積分電路。圖中Cs為等效雜散電容、Rs為線(xiàn)圈的等效電阻、Ls為線(xiàn)圈的自感、M為電流傳感器的互感。
PD檢測(cè)時(shí)，將HFCT卡在電纜地線(xiàn)(或電纜本體)上。發(fā)生于電纜上的PD電流脈沖沿金屬屏蔽傳播到地線(xiàn)時(shí)，該電流脈沖信號(hào)被HFCT的線(xiàn)圈耦合，其中R上的電壓信號(hào)大小、波形由PD脈沖信號(hào)決定，該信號(hào)即為采集到的PD信號(hào)，經(jīng)屏蔽盒上的BNC接頭引出。
（a）高頻電流互感器原理
（b）高頻電流互感器照片
（a）高頻電流互感器卡在終端頭的地線(xiàn)上 （b）高頻電流互感器在中問(wèn)接頭的連接方法
HFCT傳感器的頻率響應(yīng)
(b) 暫態(tài)地電波檢測(cè)法
電纜相連接的電纜終端頭、分支箱、開(kāi)關(guān)柜等設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生PD，這無(wú)疑會(huì)對(duì)電纜PD檢測(cè)帶來(lái)干擾。通常在對(duì)電纜進(jìn)行PD檢測(cè)的同時(shí)，也需要對(duì)與電纜相連的分接箱、開(kāi)關(guān)柜等產(chǎn)生的本地PD進(jìn)行檢測(cè)，從而更加準(zhǔn)確地診斷電纜PD。暫態(tài)地電波法(TEV)是檢測(cè)電纜相連接的高壓設(shè)備本地PD的一種方法，下面對(duì)TEV的產(chǎn)生原理進(jìn)行分析。當(dāng)開(kāi)關(guān)柜等高壓設(shè)備存在PD時(shí)，設(shè)備內(nèi)部PD源就會(huì)向外輻射出電磁波。在被遮擋物完全屏蔽情況，電磁波信號(hào)則會(huì)被限制在遮擋區(qū)域內(nèi)部，遮擋區(qū)域外檢測(cè)不到電磁波信號(hào)；在有縫遮擋的情況下，大部分電磁波被金屬外殼屏蔽，有小部分從縫隙傳播至遮擋區(qū)域外。
根據(jù)電磁感應(yīng)原理，電磁波在空間傳播遇到導(dǎo)體時(shí)，在柜體內(nèi)表面會(huì)感應(yīng)出幅值大小、頻率等參數(shù)與PD電磁波相關(guān)的感應(yīng)脈沖電流。由于實(shí)際的柜體不是完全密封的，柜體屏蔽層通常在絕緣部位、墊圈連接處、電纜絕緣終端等部位出現(xiàn)縫隙，根據(jù)電磁波傳播特性，柜體內(nèi)表面感應(yīng)脈沖電流最終會(huì)從開(kāi)口、接頭、蓋板等的縫隙處傳出，然后沿著金屬柜體外表面?zhèn)鞯酱蟮兀@樣就形成了一個(gè)個(gè)暫態(tài)對(duì)地電壓，如下圖所示。若在設(shè)備的金屬外箱殼上放置一個(gè)電容性探測(cè)器，該傳感器可感應(yīng)到設(shè)備外表面的暫態(tài)地電波，再將信號(hào)傳輸?shù)絇D檢測(cè)儀。
暫態(tài)地電波的形成
(c) 超聲波檢測(cè)法
絕緣中發(fā)生PD是一個(gè)復(fù)雜的物理過(guò)程，微觀上放電區(qū)域分子間會(huì)發(fā)生劇烈的撞擊，宏觀上表現(xiàn)為一種壓力波。PD是一連串的脈沖電流，由此產(chǎn)生的壓力波也表現(xiàn)為脈沖形式。通常PD激發(fā)的聲信號(hào)頻帶較寬，一般為10Hz-10MHz之間，其中頻率超過(guò)10kHz的波段稱(chēng)為超聲波。PD源可以看作點(diǎn)脈沖波聲源，以球面波形式向四周傳播，與機(jī)械波一樣，在不同介質(zhì)中傳播速度不同，在介質(zhì)交界處同樣會(huì)發(fā)生反射和折射現(xiàn)象。若在設(shè)備外部安裝超聲波傳感器(通常采用壓電傳感器)即可接收到設(shè)備內(nèi)部PD產(chǎn)生的超聲波信號(hào)。
聲學(xué)方法有一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)就是PD的定位。PD的定位是根據(jù)其產(chǎn)生的超聲波傳播的方向和時(shí)間來(lái)確定放電位置的。超聲波方法是非侵入式的檢測(cè)方法，受電氣干擾小，主要用于定性地判斷PD信號(hào)的有無(wú)，適用于不需斷電的PD在線(xiàn)檢測(cè)，如開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的PD，但不適合電纜PD的檢測(cè)。
目前絕緣劣化程度與發(fā)射的超聲波信號(hào)之間的強(qiáng)弱定量關(guān)系還不能確定，故該法在設(shè)備PD檢測(cè)中只能作為一種輔助測(cè)量手段。另外電氣設(shè)備的絕緣往往是多種材料構(gòu)成的復(fù)合絕緣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各種絕緣材料對(duì)聲波的影響都不一樣，限制了PD超聲檢測(cè)法測(cè)量與定位的準(zhǔn)確性。
(d) 超高頻檢測(cè)法及其他PD檢測(cè)方法
超高頻檢測(cè)法(UHF)通過(guò)檢測(cè)設(shè)備內(nèi)部因PD所產(chǎn)生的超高頻（300-3000MHz）電磁波信號(hào)，實(shí)現(xiàn)PD的檢測(cè)、定位和抗干擾。通過(guò)使用多個(gè)UHF傳感器，能夠較好地對(duì)PD源進(jìn)行定位。UHF傳感器不需要接觸到高壓部分，且可以進(jìn)行移動(dòng)，適用于PD的在線(xiàn)檢測(cè)。PD的UHF檢測(cè)法因檢測(cè)頻率高，抗干擾能力強(qiáng)和靈敏度高等特點(diǎn)，近年來(lái)在氣體絕緣組合電器和電力變壓器PD檢測(cè)中獲得了比較成功的運(yùn)用。由于XLPE電力電纜多層屏蔽結(jié)構(gòu)和顯著的低通濾波效應(yīng)，造成UHF信號(hào)沿電纜傳播時(shí)衰減很快，UHF適合尺寸較小的XLPE電力電纜附件絕緣缺陷產(chǎn)生的PD進(jìn)行檢測(cè)。UHF法對(duì)PD的長(zhǎng)距離檢測(cè)、放電量的標(biāo)定、放電嚴(yán)重程度判斷、放電類(lèi)型判別等方面需要大量的試驗(yàn)研究和經(jīng)驗(yàn)積累。
此外除上述方法外，電容耦合法、方向耦合法、差分法等方法，是在電纜本體植入相應(yīng)的傳感器進(jìn)行電纜PD的監(jiān)測(cè)。這些方法目前尚不成熟，都處于研究階段。雖然這些傳感器的植入并不會(huì)對(duì)電纜主絕緣造成影響，但這些方法需要對(duì)電纜本體進(jìn)行切割，破壞了外護(hù)層和金屬護(hù)套，電纜的完整性遭到破壞，水分等會(huì)滲入電纜絕緣中，促使水樹(shù)枝的產(chǎn)生與生長(zhǎng)，破壞電纜的的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。但若在電纜生產(chǎn)過(guò)程中就將這些傳感器植入，這些方法還是具有較好的研究?jī)r(jià)值的。
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