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0引言
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交联聚乙烯(XLPE)电缆由于其容易敷设、运行维护简便、耐高温和绝缘性能优良等特点，被广泛地应用于配电网中，逐步取代油纸绝缘电缆和架空线路，而由XLPE电缆及电缆接头绝缘损坏等问题引起的电力故障事故也不断增加。XPLE电缆大多以直埋、排管、隧道等形式铺设在地下，增加了判断电缆工作状态正常与否的困难，因此，如何快速有效地通过各种检测手段判断电缆绝缘的劣化状态有着重要的现实意义。
目前，电力电缆的检测方法主要有直流分量法直流电压叠加法、电桥法、交流叠加法、低频叠加法、损耗电流测量法、局部放电等方法[1-3]。而局部放电(简称局放)法是较有效的电缆诊断工具，能够在较宽的频带范围内获取电缆内由于绝缘劣化而产生的放电特征信息，配合一定的数字信号处理方法，可获得较高的检测灵敏度。对于电力电缆的局部放电检测,IEEE ,CIGRE等权威机构均制定了测试导则与规范[4,5]，有助于实现电力电缆局放检测的标准化和规范化，提高检测数据的准确性。
1电缆局放检测方法
对电缆进行局放检测，需要通过信号藕合方法，把由于绝缘劣化而产生的放电信息藕合到观测系统当中。用于电缆局放的检测方法主要有声发射法和电磁藕合法，其中电磁藕合法使用的传感器可以分成电容型、电感型、超高频、方向藕合和金属膜传感器等。各种类传感器的放置位置及方法见图l。
1.1.1声发射(AE)检测法
电力电缆内发生局放时会伴有声波发射现象，使用超声波传感器，能够探测出电缆和电缆附件中的局放现象[6]。超声波检测法避免了与高压电缆等的直接电气连接，适用于电缆不需断电的局放在线检测。局放声波产生的频率范围为20~ 110 kHz，声发射检测法的灵敏度可达10 pC o
1.2脉冲电流法
IEC 60270标准171规定了局放脉冲电流测试方法，即祸合电容法。由于脉冲电流法有统一的准则和规范，电力电缆离线局放检测广泛运用该测量方法。通过标定，可以检测出局放的视在放电量。脉冲电流法被认为是最灵敏的检测方法。
脉冲电流法需要接高压试验电源，不便于电缆局放在线或带电检测，一般用于离线局放检测。
1.3电容型带状传感器
电容型带状传感器通常安装在电缆终端或者电缆接头内[8，9]。由包裹在电缆绝缘外半导体层表面的环状金属带构成，见图2。高频局放脉冲会穿透半导体材料层向外泄漏，并被带状传感器检测到。
电容型带状传感器的检测灵敏度与带状金属片的面积成正比，但受到安装环境的制约。另外需要和外屏蔽层保持距离以保证能够检测到信号。
1.4高频电流传感器《HFCT)
高频电流传感器法是常用的电缆局放信号的检测方法，使用Rogowski线圈祸合局放脉冲电流流过通路周围产生的电磁场信号，见图3。一般用于电缆局放检测的HFCT选择100 kHz~20 MHz的带宽频段。
HFCT安装方便，且信号带宽可根据检测需要调整。但HFCT仅适用于电缆外屏蔽层有接地线的情况，对于有完全屏蔽的电缆,HFCT套在电缆本体外难以检测到局放信号。
1.5电感型带状传感器
电感型带状传感器围绕在电缆的护套外层，只适用于外屏蔽层是螺旋导线结构的电缆[10]，见图40局放电流在外屏蔽层的螺旋导线中流动时可分解为沿电缆表面切向和沿电缆轴向两个方向的电流分量，其中轴向电流分量可在包绕电缆表面的带状传感器上产生感应电压。
该传感器具有很宽的信号祸合频率带宽。但电缆外屏蔽层与电感型带状传感器的互感较小，所以灵敏度较低。
1.6超高频(UHFJ传感器
电缆或者电缆附件内发生局放时，会向周围空间辐射出超高频电磁波，i1HF检测法通过超宽频频带天线，可以检测到局放所激发的频率为300 Hz~3 GHz的超高频电磁波。常见的双臂平面等角螺旋传感器[11，12]，见图5，可用于外置式电缆局放检测及定位。
在电缆头附件外装设屏蔽腔体，根据UHF信号藕合途径的不同，在腔体内放置电容型和电感型的UHF传感器，能够祸合到电缆接头内发生局放所泄漏的高频电磁脉冲[13]，见图6。
1.7方向藕合传感器(DCS)
方向传感器安装在外半导体层和金属屏蔽层之间，见图7，装有金属带状片，并且在两个端口引出测量接头。当脉冲前行波经过方向传感器时，两个端口的电容藕合量极性相同，而电感祸合量极性相反，当电容藕合和电感藕合叠加在一起时，会出现一端信号比另外一端信号大很多的现象。
通过A,B,C,D等端口的信号反应，分辨来自外部的噪声以及发生自电缆接头内部的局放信号[14]，判断关系见表1。
1.8金属膜电极传感器
在长距离高压电缆三相交叉互连的绝缘接头两端，装设金属膜电极传感器，可检测绝缘接头两端的局放信号[15]，等效电路见图8。
当图8(b)的等效电容发生局放时，可在检测阻抗Zd上测到局放脉冲电流信号。金属膜电极传感器的灵敏度与金属膜的面积以及金属膜和电缆外半导体层的间隙距离有关系。研究表明，该种方法检测灵敏度可达10pC。
2局放信号传输模型及局放定位
2.1电缆传输理论
许多学者对脉冲信号在电缆中的传输模型进行了深人研究，提出了频变参数模型(频率相关线路模型)[16]、径向半导体损耗模型[17]及zCable模型[18]等。
根据经典的行波理论，把电力电缆视作同轴结构，求解波动方程组，可以得到电缆的特征阻抗和传播常数等参数。传播常数与信号频率相关，电缆中每个频率分量以各自的速率和衰减率传播。高频分量比低频分量衰减更快，随着信号沿电缆传播，局放信号变化特征表现为脉冲峰值减小、脉冲宽度扩展[5]。
在局放源定位里面，脉冲信号的衰减和传播速度是关键的参数。根据理论计算并经实际验证，电缆内局放脉冲的传播速度一般为160~ 170 m/us。
2.2局放源定位
在检测到局放脉冲信号的基础上，还应对电缆中局放源进行定位，以协助电力电缆的故障诊断。
现在应用较多的基本局放源定位方法是时域反射法(TDR )。该方法计算同一脉冲在初次到达和反射到达电缆一端的时间差，并结合局放脉冲在电缆中传播速度等参数，对局放源进行定位，见图9。
3电缆局放检测相关技术发展
高频脉冲信号在电缆内的衰减、频散和反射等传输特性，使得单纯的TDR法一般只适用于短距离电缆局放检测。为了能够提高电缆局放检测的灵敏度和局放源定位的准确度，开展了多种局放检测技术的研究。
3.1到达时间分析法(ATA)定位技术
ATA方法是在一段电缆线路上的每个接头处架设HFCT传感器，并同时采集各个传感器上的局放信号[19]。由于每个传感器信号采集点具有时间同步刻度，通过比较各个接头上局放信号判断出局放源的位置。采样同步性可通过在各个接头之间架设光缆或使用GPS授时模块等方法实现。
ATA法能够对长距离电缆进行局放定位，且较为精确。但要求每个检测点都能够实现信号同步采集，需要特定的同步方法，耗费资源较大。
3.2幅频映射(AF映射)法定位技术
AF映射法单独测量每个接头处的高频局放脉冲信号，提取每个单独局放波形，计算脉冲等效时间长度(记为T)和等效频带(记为W)，每个脉冲的特征参数可以对应映射到T-W平面上[20]。多个局放脉冲在映射图上形成多个簇，通过聚类分析等手段，归结多个主要的类，并提取某个类的局放脉冲群，分析该类局放的幅值衰减情况以判断局放源发生的位置，见图10。
AF映射法也适用于长距离电缆局放定位，但定位精度较低。各检测点可以独立测量，工作量较小，降低测试成本并提高局放定位检测的可行性。
3.3基于脉冲注入的局放定位方法
由于局放脉冲在电缆中传播过程急剧衰减，TDR检测方法检测灵敏度较差，往往很难分辨出前后到达脉冲的相关性。为了提高检测灵敏度，使用脉冲收发器技术[21]，见图ll。
在远端检测点同时架设HFCT和脉冲收发器。远端脉冲收发器通过 HFCT检测局放信号，当发现出现高过设定阈值的脉冲信号时，会通过另外一个HFCT向电缆注人高幅值能量脉冲信号，用以替代原来的发射脉冲。可检测灵敏度。
4结语
目前，用于XLPE电缆的检测方法以脉冲电流法和高频电流传感法为主。电缆局放源定位主要以TDR方法为主，并采用各种改进措施。
现在的XLPE电缆现场局放检测和局放源定位的效果不甚理想，主要原因有:①现实电缆连接系统复杂，局放脉冲电流在电缆内部结构中的传播路径情况不定;②局放脉冲信号在电缆中传播与频率相关，受到衰减、频散、反射等因素影响，导致检测灵敏度较差;③电缆局放检测受窄带干扰、随机噪声等影响较大，一般的检测方法不具有很好的灵敏度。
XLPE电缆局放源定位技术是电缆局放检测未来的发展方向，多种局放检测方法的组合使用有助于综合分析电缆局放状况。抑制噪声、提高传感器的灵敏度，是推广电缆局放检测应用的关键。如何解释分析数据、识别局放源类型乃至精确定位局放源，需要更多的现场检测经验和理论研究。