中低壓電纜振蕩波局部放電的現場測試

董雪松，胡 偉，曹俊平

（1.浙江省電力公司電力科學研究院，杭州 310014；2.杭州市電力局，杭州 310009）

近年來，電力電纜應用日益廣泛，如何有效掌握電纜設備的健康狀況成為亟待解決的問題。目前對電纜設備局部放電的現場檢測主要有在線和離線2種檢測方式[1]，電纜振蕩波局部放電檢測和定位是1種新的離線檢測方法，并越來越多地使用于XLPE電力電纜的預防性試驗[2]。

在杭州市殘運會保供電期間，對多條10kV和35kV電纜進行了電纜振蕩波局部放電檢測和定位，以便及時發現潛伏性局部放電缺陷。本文結合現場測試實例對該方法的測試原理、現場經驗和注意事項等進行介紹。

1 振蕩波檢測原理

電纜振蕩波局部放電測試系統（OWTS，Oscillating Wave Test System）是近年來發展起來的離線（停電）電纜局部放電檢測技術，通過分析與計算充電后流經系統檢測回路的電纜放電電流的脈沖信號，實現電纜內部局部放電量的檢測和位置確定，可用于帶絕緣屏蔽結構的電纜本體和附件缺陷檢測。

由于OWTS的電源與交流電源的等效性較好，且作用時間短、操作方便、易于攜帶，可有效檢測XLPE電力電纜中的各種缺陷，試驗不會對電纜造成傷害[2]，因此得到了廣泛應用。

電纜振蕩波局部放電測試系統主要由高壓單元、控制單元和測試軟件構成，其測試電路原理如圖1所示。測試時首先由高壓直流電源對電容充電，然后閉合IGBT高壓開關，通過設備電感與被測電纜電容發生諧振，在被測電纜端產生阻尼振蕩電壓。

系統采用脈沖反射法進行局部放電定位，其原理如圖2所示。對于測試長度為l的電纜，假設在距測試端x處發生局部放電，脈沖沿電纜向2個相反方向傳播，其中1個脈沖（入射波）經過時間t1到達測試端；另1個脈沖（反射波）向測試對端傳播，并在對端發生反射，之后再向測試端傳播，經過時間t2到達測試端。根據2個脈沖到達測試端的時間差，可計算局部放電發生的位置[3]，即：

圖1 OWTS測試原理電路

圖2 脈沖反射法原理示意

式中：v為脈沖在電纜中的傳播速度。

2 現場測試步驟與測試實例分析

2.1 測試步驟

通過對多條10kV和35kV電纜的振蕩波局部放電測試，可將試驗步驟歸納如下：

（1）對電纜進行接地放電。

（2）試驗前進行絕緣電阻測量。

（3）使用脈沖反射儀 TDR測量電纜長度和接頭數量及位置。

（4）輸入電纜參數。

（5）校準局部放電水平。

（6）對被試電纜三相分別進行局部放電測量，施加電壓范圍為0.5U0～1.4U0。

（7）試驗后再次進行絕緣電阻測量。

（8）對波形和數據進行分析。

（9）生成測試報告。

2.2 測試實例分析

利用OWTS裝置對杭州市某條10kV XLPE三芯電纜進行局部放電檢測和定位，被測電纜規格為 8.7/10kV（U0/U），試品型號為 YJV22-3×300，投運時間為2000年8月。

利用脈沖反射儀測出電纜長度為1022 m，接頭數1個，位于距離測試端477 m處。

分析測試數據時，發現該電纜在1.4U0時的放電量達到約425 pC，放電缺陷位于距測試端477 m處的C相中間接頭。測試結果見表1，測試波形如圖3和圖4所示。

解體后發現電纜C相中間接頭絕緣層上有2道明顯的劃痕，長度約為117 mm，是造成局部放電的主要原因。

表1 現場測試結果

圖3 測試電壓為1.4U0時的測試波形

圖4 被試三相電纜放電位置分布

更換電纜中間接頭后再次進行振蕩波局部放電測試，三相均未檢測到局部放電現象，測試波形如圖5和圖6所示。

圖5 測試電壓為1.4U0時的測試波形

圖6 更換后三相電纜放電位置分布

3 檢測注意事項

通過對10kV和35kV電纜的多次測試，積累了經驗，并總結出一些測試中的注意事項。

（1）電纜測試選擇加壓側時，應盡量避免附近有強干擾源的情況，如無線信號基站或軍用設施附近、高壓架空線/塔下方、大型風機和電鉆等機械設備旁等，否則會因干擾太大無法測試。

（2）測試時被試電纜兩端應與其他電氣設備及設備外殼保持足夠的安全距離，10kV電纜試驗時安全距離應在0.3 m（含0.3 m）以上，35kV電纜試驗時的安全距離應在0.5 m（含0.5 m）以上。若距離不足，可能會引起加壓相末端電暈放電，從而對測試結果造成影響。當現場被試電纜終端對地距離不滿足上述要求時，應考慮采取輔助絕緣隔離措施。

（3）當采用電纜長度測量儀測試電纜長度和接頭數量時，如電纜一端出現測試波衰減太嚴重而無法準確測出電纜長度，應在另一端測試。

（4）測試時，被試電纜應與其他一次設備（如電壓互感器、電流互感器、開關等）斷開連接，否則可能會影響測試數據的準確性，造成測試結果誤判。

（5）電纜長度對振蕩波測試及定位有重要的參考作用，測試前應對被測電纜長度進行專項測試，確定電纜長度和中間接頭個數及位置。對信號衰減明顯的電纜進行檢測時，應多方收集線路參數并對關鍵性參數（如電纜長度）進行必要的核實，在此之前不可輕易作出判斷。

4 結論

電纜振蕩波局部放電測試技術可以對電纜主絕緣內部存在的局部放電量進行科學檢測和定位，是一種有效的電纜離線檢測技術，利用該項測試能有效掌握電纜設備的健康狀況，為電網電纜線路狀態評價提供堅實的數據支撐。

[1]朱啟林.最新電力電纜運行、檢修、設計、施工與工程圖集[M].北京：中國電力出版社，2009.

[2]楊連殿，朱俊棟，孫福，等.振蕩波電壓在XLPE電力電纜檢測中的應用[J].高電壓技術，2006，32（3）∶27-30.

[3]段乃欣，趙中原，邱毓昌.XLPE電纜中局部放電脈沖傳播特性的實驗研究[J].高壓電器，2002，38（4）∶16-18.