电力电缆振荡波局放检测技术初探

摘 要：局部放电现象是电力电缆绝缘缺陷的重要表征，也是促使绝缘劣化的主因之一，有效及时地检测出局放现象可以提高电力电缆的状态检修水平。振荡波检测系统是集模拟交流电压试验、局放检测及缺陷定位于一体的一种新型技术工具，近年来为诸多国内电力运行部门所采用，积累了一定的实践经验。该文简单介绍了振荡波局放检测的相关原理、应用情况以及操作步骤等，为该技术今后的实际应用推广提供了技术参考。

关键词：电力电缆 局部放电 振荡波检测系统 缺陷定位

中图分类号：TM75 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）12（b）-0061-02

与架空线路相比，电力电缆正因其易敷设、易维护、不占空间走廊等优点而被广泛应用于输配电网络中。对于电力电缆而言，由于其所处环境常常是深埋地下、敷设在地下排管内或敷设在地下电缆隧道内等，一旦发生故障很难进行查找，如果排除故障不及时，更可能会造成停电损失和其他损失。因此，对电力电缆定期进行预防性试验，事先发现电缆的潜在缺陷，能够阻止缺陷的进一步发展，从而避免最终发展为故障。然而过去常用的电缆预防性试验多以破坏性试验为主，虽经试验可以有效地发现缺陷情况，但是试验后也会造成电缆绝缘一定程度的劣化。而且各种试验也有各自的缺点或不足之处，比如：试验时间较长、对电缆性能损伤较大，或试验设备体积庞大、不适合现场应用等。

近年来，一种新型技术工具――振荡波检测系统，被许多国内外研究机构所关注研究；随着技术的不断成熟，也逐渐被许多国内电力部门应用到实践工作中。

1 振荡波局放检测相关原理

局部放电是指高压设备中的绝缘介质在高电场强度的作用下，发生在电极间的未贯穿放电。这种放电只存在于绝缘的局部位置，而不会立即形成贯穿性通道，故而被称为局部放电。研究发现，电力电缆的局部放电量与其绝缘状况密切相关；局部放电量的变化情况往往预示着电缆绝缘可能存在一定的缺陷，如任其继续发展也可能最终导致电缆故障。例如：XLPE电缆局部放电的主要类型如图1所示。

振荡波（又称阻尼振荡波）电压法，主要是以被测试电力电缆的等值电容与电感线圈的串联谐振原理为基础的，图2为系统原理图。恒流电源，以线性连续升压方式对被测电缆充电蓄能，自动加压到预设的电压值，整个升压过程，被测电缆绝缘无静态直流电场存在；加压完成以后，固态高压开关在1 μs内闭合，使被测电缆的等值电容和系统中高压电感周期换能量，并经等效电阻逐渐损耗，在电缆上产生20～300 Hz幅值逐次衰减的振荡交流电压。图3为试验过程的电压波形图。

在振荡电压的激励下，如果电缆内部有潜在的缺陷，就会激发局部放电，测控主机则通过采集、存储和分析分压器/耦合器所采集的振荡波信号和局放信号，来进行后续的绝缘状况分析。

局放源点定位的原理：采用的是脉冲反射法来进行局部放电定位，计算公式如图4所示。其中，测试电缆线路长度为l，假设在距离测试端x处发生局放，脉冲沿被测电缆向两个相反方向传播，原始脉冲经t1到达测试端；反射脉冲向测试对端传播，在电缆末端发生反射，然后再向测试端传播，经t2到达测试端。依据两个脉冲到达测试端的时间差Δt，就可以计算出电缆局部放电源点x。

2 振荡波局放检测应用情况

在20世纪90年代初到90年代末，振荡波检测技术相关理论被提出，并进入实验室摸索阶段。2000―2007年，以德国为代表的发达国家通过现场试验不断完善了该项技术，美国、荷兰、日本、新加坡等国家也不断引入振荡波检测系统并投入到现场实际应用。

2006年，国内开始推广电缆振荡波检测技术。2008年北京供电部门在奥运会筹备期间，采用振荡波局放检测技术对保电重要线路进行检测，准确掌握了重要线路的绝缘信息资料，为确保重要线路的安全稳定运行打下扎实基础。

2010年，借鉴北京供电部门奥运保电的成功经验，广东供电局为保障亚运会主网电缆安全，引进了瑞士OWTS HV150系统，对亚运会保电重要110 kV电缆线路进行了局放检测，并进行了相关技术交流及探讨。

之后，在2011年深圳大运会、2013年沈阳全运会等重大保电项目中，振荡波检测技术也进行了实际应用的验证。

3 振荡波局放检测系统简介

振荡波局放检测系统（Oscillating Wave Test System）与传统局放测试设备相比，具有检测时背景噪声小、定位精度高等诸多的优点。振荡波局放试验过程中，产生20～300 Hz幅值逐次衰减的振交流电压，且作用的时间短、设备体积小、便于现场操作；试验后不会像直流耐压对交联聚乙烯电缆绝缘造成损伤。

振荡波局放检测系统连接示意图如图5所示（如被测电缆长度小于250 m，必须另外连接补偿电容）。

振荡波局放检测操作步骤如下。

（1）对被测电缆进行处理，准备测试（需将被测电缆从电网中断开，充分放电；线路近端和远端均作均压处理等）。（2）进行绝缘电阻的测量（通过比较相间绝缘电阻的大小和历史变化，可以初步判断电缆绝缘的情况）。（3）测量电缆长度和接头位置（用脉冲反射仪TDR测量电缆长度和接头位置，对电缆资料进行对比确认）。（4）严格按照标准搭建系统（设备接线）。（5）启动设备。（6）被测电缆的信息填写。（7）局放校准。（8）局放测试。（9）数据分析。

4 结语

振荡波局放检测系统体积小、便于运输、操作方便，适合现场使用。今后设想，通过在电力电缆线路上实际应用该项技术，可以在发现电缆潜在绝缘隐患的同时，积累电力电缆的绝缘信息资料，形成绝缘档案，从而便于电缆运维部门在实际工作中可以准确快速地了解电缆的运行情况。

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