振荡波局放检测设备在10kV电缆局放测试中的应用

电子

`引言

在电力系统中，判断电缆绝缘好坏的惯用测试方法是对被测电缆绝缘施加直流高压，检测直流泄漏电流的大小。但是，这种方法仅能对电缆整体绝缘情况做出诊断，无法对局放部位进行定位。更重要的是，直流耐压试验实际上是一种破坏性试验，尤其对交联聚乙烯（XLPE）电缆，由于在去掉直流高压之后的一段时期内绝缘层仍旧维持着极化状态的分子排列，特别是在因老化而生成的各种树枝结构内，其分子排列更不容易恢复到施加直流高压之前的状态[1]，因此经直流耐压试验测试合格的电缆，在重新投入运行后很快发生绝缘击穿事故的例子屡见不鲜。由于直流耐压试验具有加速XLPE电缆绝缘早期劣化及大大缩短电缆运行寿命等弊端，一些电缆使用量较大的发达国家在XLPE电力电缆的预防性试验中相继推出振荡波电压试验、0.1Hz超低频电压试验和工频电压试验方法[2]。

2008年1月，北京电力电缆公司吸取新加坡等国家在状态检测方面的成功经验，尝试采用振荡波法电缆局部放电定位（OWTS）测试威廉希尔官方网站对配网10kV电缆进行局部放电测试。在测试过程中，检测发现数条电缆有严重局部放电现象，经过对电缆的解剖分析证实了这些电缆存在的不同方面、不同程度的问题，通过对数百条电缆的局放检测情况进行总结分析，应用振荡波法对电缆局部放电进行测试并定位是一个非常有效的威廉希尔官方网站，而且方法操作简单，容易判断。本文将阐述振荡波法电缆局部放电定位（OWTS）测试威廉希尔官方网站的原理，并对案例做简要介绍。

1  电缆局部放电原因及危害

XLPE电缆在制造和接头操作过程中，绝缘层内部易出现的杂质、微孔、半导电层突起和分层缺陷，以及PILC电缆由于负荷过大或缺油导致的绝缘材料干燥和外护套被侵蚀后引起的进水，均会引起局部放电的发生。

长期的实践证明，局部放电是造成电力电缆绝缘破坏的主要原因。首先，在局部放电的过程中，电离出来的电子、正负离子在电场力的作用下具有较大的能量，当它们撞到绝缘内空气隙的绝缘壁时，足以打断绝缘材料高分子的化学键，产生裂解。其次，在放电点上，介质发热可达到很高的温度，使得绝缘材料在放电点被烧焦或熔化温度升高还会产生热裂解或促使氧化裂解同时温度升高会增大介质的电导和损耗，由此产生恶性循环，导致绝缘体破坏。第三，在局部放电过程中会产生许多活性生成物，这些生成物会腐蚀绝缘体，使得介质性能劣化。第四，局部放电有可能产生X射线和Y射线，这两种射线具有较高的能量，能够促使高分子裂解。除此之外，连续爆破性的放电以及放电产生的高压气体都会使绝缘体产生微裂，从而发展成电树枝[1]。局部放电起始时只跨越绝缘间的一部分，但会不断地破坏绝缘材料,最终导致绝缘击穿。电力电缆局部放电量与电力电缆绝缘状况密切相关，局部放电量的变化预示着电缆绝缘一定存在着可能危及电缆安全运行的缺陷。

2  OWTS系统原理

OWTS系统的高压发生和测试原理电路如图1所示。直流电源首先在被测电缆端加压至预设值，之后闭合IGBT高压开关，通过设备电感与被测电缆电容发生谐振，在被测电缆端产生阻尼振荡电压，因为试验时采用固定电感和电缆谐振产生正弦振荡波进行加压，其波形及频率接近工频，且电压持续时间小于100ms，不会对电缆产生损伤。

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图1 OWTS系统原理电路图

系统采用脉冲反射法进行局部放电定位，原理示意如图2所示。测试一条长度为的电缆，假设在距测试端处发生局部放电，脉冲沿电缆向两个相反方向传播，其中一个脉冲经过时间t1到达测试端；另一个脉冲向测试对端传播，在电缆末端发生反射，之后再向测试端传播，经过时间t2到达测试端。根据两个脉冲到达测试端的时间差，可计算局部放电发生位置，即:

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式中，为电缆中的波速。

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图2 脉冲反射法原理示意图

脉冲反射法在10kV电缆找故障中被广泛采用，所以这种方法很容易被电缆检修专业操作人员掌握，非常方便现场推广使用。

3 局放测试实例

3.1 案例1

   某型号为YJV22-3×150mm2，长度为667米的10kV电缆。利用OWTS系统对其进行局放测试，发现A、B、C三相距测试端180m处存在疑似局放（竣工资料显示180m附近有一只电缆接头），最大局放量分别为240pC、300pC、390pC，系统显示局放点定位如图3所示。

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图3局放点定位图                         图4 解剖图片

   将怀疑有局部放电的电缆接头取下，由北京市电力试验研究院在试验室进行交流流耐压试验同时测量局部放电，在15kV下，三相电缆局放情况分别为224pC、290pC、电缆击穿，与OWTS系统的测试结论基本相符。后经解体检验分析，确认此接头确实存在电缆附件质量问题（冷缩头的外半导电薄，硅脂干枯，如图4所示）。电缆接头经处缺后，再次进行局放测试，A、B、C三相均未检测到明显局放。

3.2 案例2

   某电缆长度为1738米，型号为YJV22-3×240mm2，投运日期为2007年12月的10kV电缆，测试发现A、C两相距测试端975m处存在疑似局放，B相距测试端590m处存在疑似局放（竣工资料显示590m 、975m附近有电缆接头），A、B、C三相最大局放量分别为6662pC、7359pC、1651pC，局放点定位如图5所示。

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图5 局放点定位图                               图6 解剖图片

   根据北京市电力试验研究院的解体分析报告，该局放现象系电缆接头错误工艺引起，具体为接头压接管外包绕PVC绝缘胶带，造成应力锥内屏蔽与压接管电隔离，使应力锥内屏蔽形成悬浮电位，从而产生局放现象，如图6所示。电缆接头经处缺后，再次进行局放测试，A、B、C三相均未检测到明显局放。

4 结论

1)  振荡波法电缆局部放电定位系统（OWTS）的使用方便快捷，适合现场使用，能够有效排出现场杂散信号的干扰，准确反应局放信号。

2)  采用固定电感和电缆谐振产生正弦振荡波进行加压，其波形及频率接近工频，且电压持续时间小于100ms，不会损伤电缆。

3)  根据局放点信息数据，能够确定各相电缆的局放起始电压（PDIV）和最大局放量（PDMax），并记录在报告中，以便建立线路档案，日后能快速、准确的了解该电缆的运行状况。

4)  实践证明，振荡波法电缆局部放电定位（OWTS）测试设备对电缆的本体、附件质量、接头工艺等均有良好的检测效果。

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