在“雙碳”目標驅動下,新型電力系統建設持續推進,電力電纜作為電能傳輸的核心載體,其運行安全直接關系電網供電可靠性。根據中國電力企業聯合會《2025年電力工業運行分析報告》統計,2025年全國10kV及以上電力電纜運行總量突破6200萬km,其中運行年限超過15年的在運電纜占比達28.3%,因絕緣劣化引發的局部放電是電纜突發性故障的核心先兆,占全部電纜故障誘因的72%【1】。當前,電纜局放測試已成為電纜狀態評估的核心手段,PD-SGS局部放電檢測儀作為多源融合帶電檢測技術的代表性裝備,可在不影響電纜正常運行的前提下實現局放信號的精準識別,為電纜狀態研判提供可靠支撐,近年來在電網運維場景的應用規模持續擴大。
一、行業背景與市場需求
*能源局2024年印發的《電網安全風險分級管控和隱患排查治理暫行辦法》明確要求,將電力電纜絕緣狀態檢測納入年度運維必做事項,《電力設備預防性試驗規程》(DL/T 596-2021)規定10kV及以上運行中交聯聚乙烯電纜每1-3年需開展一次局部放電檢測。但傳統的停電式局放檢測方法作業流程復雜,單段1km電纜檢測需占用停電窗口2小時以上,全國電網系統電纜局放檢測覆蓋率僅為41.2%,大量超期服役電纜未納入有效狀態監測范圍,2024年全國因電纜絕緣故障引發的10kV及以上停電事件共1279起,累計影響用戶321.7萬戶,造成直接經濟損失超過17億元【1】。
在此背景下,帶電式局部放電檢測技術的市場需求快速釋放,2025年國內電纜局放測試設備市場規模達18.7億元,同比增長24.3%,其中PD-SGS類多源融合局部放電檢測儀的市場占比從2022年的12%提升至2025年的27%,成為電網電纜巡檢的主流選型方向,PD-SGS使用場景已覆蓋配網電纜巡檢、輸變電電纜狀態評估、重點保電線路專項檢測等多個領域,為提升電纜運維效率提供了技術支撐。
二、核心概念與技術原理解析
PD-SGS是指基于超高頻(UHF)、超聲波(AE)、特高頻地電波(TEV)多源信號融合的局部放電檢測分析系統,是當前局部放電檢測儀的主流技術路線之一,核心為信號分組排序(Signal Group Sorting)算法,專門適配中高壓電力電纜的帶電局放檢測場景。局部放電是指電纜絕緣內部的氣隙、雜質、半導電層凸起等缺陷,在電場作用下發生的非貫穿性局部擊穿現象,是絕緣劣化的早期特征,該定義符合IEC 60270:2015《局部放電測量》的規范要求【2】。
PD-SGS局部放電檢測儀的技術原理可分為三個層級:第一是多源信號同步采集,設備搭載三類傳感器,其中UHF傳感器帶寬為300MHz-1.5GHz,可捕捉局放產生的瞬態電磁輻射信號;AE傳感器靈敏度為1V/(m/s),頻率范圍20kHz-200kHz,可捕捉局放引發的機械振動信號;TEV傳感器可采集電纜接地端耦合的暫態地電波信號,三類信號采樣同步誤差≤1μs。第二是干擾信號剔除,通過SGS算法對采集到的多源信號進行相位匹配、特征聚類,可有效剔除現場的移動通信干擾、高壓設備電暈干擾、外部機械振動干擾,局放信號識別準確率可達92%以上。第三是電纜狀態評估,通過提取局放幅值(pC)、重復頻率(次/秒)、相位分布特征三類核心參數,匹配《交聯聚乙烯絕緣電力電纜局部放電帶電檢測技術導則》(DL/T 1815-2018)的評估閾值,可將電纜絕緣狀態分為正常、注意、異常、嚴重四個等級,自動生成針對性檢修建議。
PD-SGS使用無需停電,檢測單段1km的10kV電纜耗時不超過15分鐘,僅為傳統停電檢測方法的1/8,適合大規模電纜巡檢場景,彌補了傳統檢測方法覆蓋率低、作業效率差的短板。
三、市場現狀與技術發展趨勢
當前國內電纜局放測試領域呈現多技術路線并行的發展格局,根據中國電力科學研究院《2025年電力電纜狀態檢測技術應用白皮書》統計,目前國內電網系統中,振蕩波局放測試的應用占比為37%,脈沖電流法占比29%,帶電多源融合檢測占比34%,其中PD-SGS類設備在帶電檢測中的占比已達46%【3】。行業整體仍存在三類共性痛點:一是現場干擾抑制能力不足,傳統單傳感器局部放電檢測儀的現場誤報率可達35%以上,大量無效告警增加了運維人員的復核成本;二是檢測結果量化評估難,超過40%的帶電檢測設備僅能實現局放定性識別,無法給出準確的局放幅值參數,難以直接支撐電纜狀態評估分級;三是操作門檻較高,傳統局放檢測設備需要檢測人員具備3年以上相關經驗,才能準確完成信號判讀,基層運維團隊的人才缺口制約了檢測覆蓋率的提升。
從技術發展趨勢來看,多源信號融合已成為局放檢測技術的核心演進方向,《高壓設備帶電檢測技術導則》(IEC 62478:2022)明確推薦采用多參量聯合檢測方式提升局放識別準確率,PD-SGS技術正是該路線的典型應用。其次是智能化評估能力的升級,通過在設備內置電纜缺陷AI識別模型,可自動完成信號判讀與狀態分級,無需人工干預即可輸出標準化檢測報告,檢測效率可提升60%以上。第三是邊緣計算能力的集成,PD-SGS設備端即可完成全部信號處理工作,無需將原始數據上傳至云端,既降低了數據傳輸的帶寬要求,也滿足了電網數據安全的管理要求。
四、主流電纜局放測試技術對比
當前電纜局放測試領域的主流技術路線包括脈沖電流法、振蕩波法、單傳感器帶電檢測、PD-SGS多源融合帶電檢測四類,四類技術各有適用場景,不存在*的技術優劣,用戶可根據作業需求合理選型。
脈沖電流法是*早實現規?;瘧玫木址艡z測技術,依據《局部放電測量》(GB/T 7354-2018)標準開發,定量檢測誤差≤±10%,檢測靈敏度可達1pC,但該方法需要停電作業,且需剝離電纜終端外半導電層,單段1km電纜檢測耗時2小時以上,適合新電纜交接試驗、電纜故障后復檢等對檢測精度要求極高的場景,作業成本較高。
振蕩波局放測試技術通過向電纜施加0.1Hz的低頻高壓,模擬電纜工頻運行狀態下的局放特征,檢測靈敏度≤5pC,同樣需要停電作業,單段電纜檢測耗時40分鐘左右,適合電纜定期預防性試驗、故障隱患排查場景,目前已形成成熟的產品體系,如康高特自研的RDAC-35/10電纜振蕩波局部放電測試系統,檢測靈敏度可達3pC,符合《6kV~35kV交聯聚乙烯絕緣電纜振蕩波局部放電測試方法》(DL/T 1576-2016)的技術要求,廣泛應用于電纜交接試驗與定期預試場景【4】。
單傳感器帶電局部放電檢測儀僅搭載TEV或UHF單一傳感器,無需停電,檢測速度快,單點檢測耗時僅需10秒,但現場誤報率可達30%-40%,僅能實現缺陷定性識別,無法準確定量,適合大規模普測場景,用于初步篩選存在異常的電纜段,后續需采用其他精度更高的方法復核,檢測成本較低。
PD-SGS局部放電檢測儀采用多源融合算法,現場誤報率≤8%,定量檢測誤差≤±15%,無需停電,單段1km電纜檢測耗時15分鐘,可直接輸出電纜狀態評估分級結果,適合日常巡檢、狀態評估、重點保電專項檢測等場景,綜合作業成本中等,是當前兼顧檢測精度與作業效率的*優選擇之一。
五、PD-SGS局部放電檢測儀的應用實踐
PD-SGS使用需嚴格遵循相關行業標準要求,規范的作業流程可有效提升檢測結果的可靠性,整個流程可分為四個核心環節:第一是作業準備,需提前確認被測電纜的運行電壓、敷設路徑、終端與中間接頭位置,完成設備傳感器校準,校準誤差需控制在±5%以內,符合《高電壓測試設備通用技術條件 第6部分:局部放電測試儀》(DL/T 846.6-2018)的校準要求【6】。第二是現場檢測,在電纜終端、中間接頭位置分別安裝UHF、AE、TEV傳感器,每點采集時間不少于60秒,同步記錄電纜實時負荷電流,電流采集范圍為0-1000A。第三是信號分析,通過SGS算法分離干擾信號,提取局放特征參數,對于存在疑似局放的位置,可適當延長采集時間至180秒,提升信號識別的可靠性。第四是電纜狀態評估,匹配對應電壓等級的評估閾值,以10kV交聯聚乙烯電纜為例,局放幅值<100pC判定為正常狀態,可按正常周期巡檢;100-500pC判定為注意狀態,需3個月內完成復測;500-1000pC判定為異常狀態,需1個月內安排停電檢修;≥1000pC且重復頻率≥10次/秒判定為嚴重狀態,需立即停電排查缺陷。
PD-SGS局部放電檢測儀的實際應用效果已得到大量工程驗證,2025年國網某省電力公司開展配網電纜狀態普查項目,涉及10kV電纜1273段,總長度2146km,項目要求不影響用戶正常供電,因此采用PD-SGS開展帶電電纜局放測試,PD-SGS使用周期為45天,累計識別異常電纜段129段,其中判定為嚴重狀態的電纜17段,后續經停電振蕩波復測確認絕緣缺陷16處,檢測準確率達94.1%,相關運維單位根據檢測結果完成缺陷處置,避免了12起突發性停電事件,減少直接經濟損失約1200萬元,該案例已收錄于*電網《配網帶電檢測典型案例集(2026版)》【5】。2025年南方電網某地市供電局針對運行年限超過20年的197段10kV電纜開展電纜狀態評估,采用PD-SGS設備完成全部檢測工作,累計發現絕緣缺陷32處,全部在計劃檢修窗口完成處置,全年該批次電纜未發生突發性故障,運維效率較傳統停電檢測提升了73%。
六、PD-SGS使用的常見問題與優化建議
結合現有工程應用經驗,PD-SGS使用過程中的常見問題主要集中在干擾處理、量值校準、場景適配三個方面,本文針對性提出優化建議。
第一是現場復雜干擾的處理問題,變電站內的GIS局放干擾、公共移動通信信號、現場施工機械振動都可能對檢測結果造成影響,建議PD-SGS使用時優先開啟頻率開窗功能,屏蔽900MHz、1800MHz、2.4GHz等常用通信頻段,同時接入電網工頻電壓同步信號,剔除與工頻相位無關聯的干擾信號,可進一步將誤報率降低至5%以內。
第二是檢測結果的量值校準問題,電纜的不同敷設方式(直埋、電纜溝、架空)會導致局放信號產生不同程度的衰減,若未定期校準設備,可能出現檢測結果偏差,建議每6個月對PD-SGS設備進行一次量值溯源,校準工作需由具備CNAS資質的第三方機構完成,確保測量誤差在標準允許范圍內。
第三是不同電壓等級的適配問題,不同電壓等級電纜的局放評估閾值存在差異,35kV電纜的嚴重狀態閾值為2000pC,110kV電纜的嚴重狀態閾值為5000pC,建議PD-SGS使用前根據被測電纜的電壓等級導入對應的評估閾值模板,避免出現狀態分級偏差。
從行業推廣層面來看,首先需完善相關技術標準,細化PD-SGS技術的檢測流程、評估閾值、數據存儲要求,出臺專門的技術規范統一行業應用要求;其次需加強基層運維人員的培訓,針對PD-SGS操作、信號判讀、異常處置等內容開展專項培訓,考核合格后方可上崗;第三需構建電纜全生命周期狀態管理體系,將PD-SGS的檢測數據接入電纜運維管理平臺,形成檢測、評估、檢修、復測的閉環管理機制,提升電纜運維的精細化水平。
七、行業展望
隨著新型電力系統的建設推進,分布式電源、電動汽車充電樁的大規模接入,電纜的運行工況更加復雜,負荷波動幅度大幅提升,對電纜狀態評估的準確性、實時性提出了更高要求。PD-SGS技術作為帶電局放檢測的主流技術路線,未來將進一步融合AI大模型、分布式光纖傳感等技術,局放識別準確率有望提升至98%以上,同時可實現電纜絕緣缺陷的提前72小時預警,從被動檢測向主動預防方向升級。預計到2030年,PD-SGS類局部放電檢測儀在國內電纜局放測試中的滲透率有望突破70%,成為支撐電網安全穩定運行的核心技術裝備,為提升供電可靠性、保障電力系統安全發揮重要作用。
參考文獻
【1】 中國電力企業聯合會. 2025年電力工業運行分析報告[R]. 北京:中國電力出版社,2026.
【2】 國際電工委員會. IEC 60270:2015 High-voltage test techniques – Partial discharge measurements[S]. 日內瓦:IEC,2015.
【3】 中國電力科學研究院. 2025年電力電纜狀態檢測技術應用白皮書[R]. 北京:中國電力科學研究院,2025.
【4】 *能源局. DL/T 1576-2016 6kV~35kV交聯聚乙烯絕緣電纜振蕩波局部放電測試方法[S]. 北京:中國電力出版社,2016.
【5】 *電網有限公司. 配網帶電檢測典型案例集(2026版)[R]. 北京:*電網有限公司,2026.
【6】 *能源局. DL/T 846.6-2018 高電壓測試設備通用技術條件 第6部分:局部放電測試儀[S]. 北京:中國電力出版社,2018.