淺析振蕩波測試在配電電纜局部測試中的應用

聶家榮 ，冷 劍 ，莫有光 ，謝 文

（廣東電網佛山供電局，528000）

0 前言

交聯的聚乙烯制作的絕緣電纜因為安裝維修比較方便，具有絕緣好，傳輸容量較大，生產制造比較方便這些優點，從而在電網建設里被廣泛的運用。隨著時代的發展，在城市的主要城區的電纜化率已經有百分之七十多，判斷電纜的絕緣狀態非常重要，用往常通用的測試的手法是對被測試的電纜加入直流的高壓電，檢查直流漏電的情況，和超低頻的交流耐壓的實驗。這些手法通常都只能判斷出電纜承受電壓的狀況，但是沒有辦法判斷出電纜絕緣的缺陷，沒有辦法發現以及定位部分放電的隱患，此外這種試驗屬于破壞性的試驗，對于電纜的絕緣會有一定的破壞作用，所有有時試驗合格的電纜會發生事故。

1 測試原理

1.1 放電過程分析

局部放電指的是高壓設備里具有絕緣的介質在電場強度很大的作用下，在電極沒有貫穿的情況下放的電。這種情況只在絕緣體的局部地方存在，但是不會馬上變成貫穿的通道，所以就叫做局部的放電。引起電纜的局部放電，致使絕緣最后被擊穿的原因主要有這樣幾個：第一是因為電纜生產與制造的過程中，因為加工的技術以及原料不夠純；第二是因為在后期的安裝過程中可能會造成絕緣部分會有局部的損傷，這就導致有雜質會進入；第三在運作的環節發生了老化的情況，于是在運作的情況下會形成電樹以及水樹。

1.2 測試原理

振蕩波測試系統發生高壓以及測試的原理如下圖所示。直流的電源最開始在被測試的電纜部位增加壓力直至達到預定值。對于測試的電纜進行充電，然后關閉開關，經過設備的電感以及被測試的電纜以及電容發生了諧振，在被測試的電纜端產生電壓。

由于試驗使用固定的電感以及電纜的諧振產生了正弦的振蕩波然后來進行加壓，它的波形以及頻率基本上接近了工頻，而且當電壓持續的時間比100ms小的時候可以對電纜產生損害。使用阻容的分壓器能夠測試變化過程的特征來測試波形和電纜的局部放電情況，檢測快速變化過程里沿著分壓器的各個點電壓一般按著電容的分布，極大的減弱了對地雜散的電容對于電壓的波形變化。

1.3 電纜的局部放電的原理

局部的信號以及末端的反射信號經過局部放電耦合的單元經過運算放大器以及濾波器可以采集到系統中，經過相關的軟件進行計算后可以直觀的看出來。

2 振蕩波測試系統的現場運用

圖1-1 局部放電的原因

2.1 補償電容的使用

在局部的測試的時候，高壓的電源對于被測試的電纜來充電，接著來關閉開關進行加壓。系統的內部電感以及測試電纜一起構成個LC振蕩的回路，進而產生了阻力比較低的振蕩電壓。依據被測試的電纜的電容不一樣，電壓的頻率會從幾十至上百的范圍內浮動。系統如果選擇L=0.8H，那么振蕩的頻率被測試電纜的等效電容值，在現場運用的過程里發現，當電纜的長度比400米小時，振蕩的頻率大于500Hz，測試中會發生無法完成數據采集或者波形失真的情形。

使用補償電容的手法。運用150nF的電容和測試的電纜并聯然后進行降頻，這就讓空載檢測頻率在理論上可以到達460Hz對于 電纜測試的時候振蕩的頻率則會下降到500Hz之內，進而可以減少不能測試的情況，加大了測試的范圍。

2.2 系統以及防暈的電極

振蕩波電纜局部放電定位與測試系統進行連接的時候應該要運用無局部放電的電纜，規避因為連接電纜的局部放電信號的干擾監測的過程.

電纜的終端的地方以及振蕩波測試系統連接一般使用的鉗夾自身在電壓上升到U0之上的時候可以發生沿面的放電，對測試造成了干擾，對于局部放電的定位也造成了極大的不方便現場使用的防暈電極的連接的方式。

在對于新投入使用的電纜做實驗時，電壓上升到2U0使用Φ80毫米的防暈電極連接的部件，對于最高加壓到1.7U0的檢修的電纜可以采用Φ40毫米的防暈電極，比較有效的去除了某些地方的放電干擾，依據測試的數據就能夠判斷電纜終端里的局部放電的狀況，而且可以有效的防止連接夾鉗所發生的沿面放電而干擾3D圖的狀況，讓3D圖更加準確可靠。

2.3 3D圖的相關研究

首次將每一個振蕩周期的局部放電圖組合在一起就可以得到振蕩波測試系統的3D圖片，通常這些局部放電的電都聚集在第一象限以及第三象限，由此可以知道局放都發生在升壓的時候。依據對大量數據的分析與總結可以得出這樣的結論。在絕緣里面空洞的氣隙相對的圖里的一象限以及三象限，接近電纜的銅屏蔽區域接地的測孔相對的測試圖在第一象限的局部放電量比第三象限的局部放電量要大，接近電纜導體線的芯側的孔洞相對的測試圖在第一象限的局部放電量比第三象限的局部放電量小。

3 相關案例

例一，某個電纜的型號是yjv22-3×70mm2，長度大概有900m，在465m以及744m的地方分別有一個接頭。在測試的端頭模擬100PC的局部放電來進行效準，測試的頻率為421.05Hz，監測的波速為170m/us。經過局部放電的測試可以發現在電壓上升到一定程度的時候局部放電值已經超過了交聯的電纜危險局部放電的臨界數值。但是測試的環境非常吵雜，大概在20PC左右。所以可以確定并沒有局部放電的情況發生。

圖1-2 振蕩波測試系統原理電路圖

在對于測試進行分析的時候可以發現其實還是存在局部放電的情況的。再經過現場測試距離，確認局放的具體位置，經過檢查發現這一部分的電纜確實受到了外在力量的破壞，對于電纜進行了剖析以后，能夠清楚地看到的絕緣確實被損壞了，但是沒有被損壞。再制作了電纜中間的接頭以后，重新進行局部放電的測試，發現這三相都沒有被檢測出局放。根據獲得的相關資料最終發現了一件事情，在這段電纜的路徑中曾經確實有土建來施工，在施工的過程里傷到了電纜，施工的單位對于電纜的外護套采用了簡單的處理方式，僅僅只是運用一些絕緣帶來處理，處理完以后就進行了填埋。經過振蕩波測試順利地發現了潛在的威脅，并預防了不幸的事情的發生。

振蕩波電纜的局部放電測試系統在使用的時候比較方便，可以快速準確的確定放電的局部地點，并且電壓所持續的時間比較少，不至于損傷到電纜，非常適合在現場運用。通過連接防暈電極可以有效的阻止測試端的沿面放電所帶來的一些干擾，讓數據的收集變得更加準確。

例二，某10kv的電纜型號為yjv22-3×185 mm2，長度在380m，在315m地方有一個接頭。局部放電的波形是正常的，波速為170m/us，測試的頻率是455Hz。經過局部放電的測試可以知道在電壓升高的時候2uo的時候的局部放電值可以達到600多PC，局部放電值也都在340PC之上，超過了危險局部放電值的規定。進行局部放電的定位得到下面的放電圖，發現在放電情況最為嚴重。依據歷史的資料發現中間接頭的地方存在局部放電。

之后工作人員對于中間的電纜接頭處進行檢查解剖，結果發現接頭處的絕緣出嚴重老化，特別的材料老化，并且電纜的工藝也比較陳舊。

4 總結

目前狀態檢測的一個重要方法就是振蕩波局部放電的測試系統。這種測試方法能夠在短時間內及時的了解電纜的絕緣狀況，這樣可以有效的防止電纜發生事故。這種實驗不同于以往的交流耐壓和直流耐壓這樣一些破壞性的實驗，隨著振蕩電纜測試的局部定位技術的推廣，這種檢測方法將會漸漸變成測試電纜絕緣的首要選取的方法。

[1]黨石磊.淺談10kv電纜故障點的測尋方法及應用[J].科技創業家.2013(04)

[2]范定志.淺談220kV輸電線路運行維護中應注意的問題[J].科技創業家.2013(04)