局部放電試驗(yàn)操作的常見問題

摘要：局部放電試驗(yàn)作為檢驗(yàn)電纜的微小缺陷的手段，已被各級標(biāo)準(zhǔn)作為XLPE交聯(lián)電纜的出廠檢驗(yàn)必檢項(xiàng)目。檢驗(yàn)員要履行好鑒別、把關(guān)、報(bào)告和監(jiān)督的職能，在掌握專業(yè)理論知識的同時(shí)，需要在工作實(shí)踐中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，不斷提高操作技術(shù)水平。

關(guān)鍵詞：背景噪聲 放電量 油水終端 可剝離 局部放電試驗(yàn)

耐壓試驗(yàn)

1 局部放電試驗(yàn)背景噪聲的確定和局放量的判斷

1.1 國家標(biāo)準(zhǔn)對局部放電試驗(yàn)的規(guī)定

1.1.1 額定電壓35kV及以下擠包絕緣電力電纜

《GB/T 12706.2-2008》與《GB/T 12706.3-2008》16.3 局部放電試驗(yàn)：

應(yīng)按《GB/T 3048.12-2007》進(jìn)行局部放電試驗(yàn)，試驗(yàn)靈敏度應(yīng)為10pC或更優(yōu)。

三芯電纜的所有絕緣線芯都應(yīng)試驗(yàn)，電壓施加于每一根導(dǎo)體和金屬屏蔽之間。

試驗(yàn)電壓 應(yīng)逐漸升高到2U0并保持10s，然后緩慢地降到1.73U0。

在1.73U0下，應(yīng)無任何有被試電纜產(chǎn)生的超過聲明試驗(yàn)靈敏度的可檢測到的放電。

注：被試電纜的任何放電都可能有害。

1.1.2 額定電壓110kV交聯(lián)聚乙烯電力電纜

《GB/T11017.1-2002》9.2局部放電試驗(yàn)：

局部放電試驗(yàn)應(yīng)按GB/T 3048.12進(jìn)行，檢測靈敏度應(yīng)為10pC或更優(yōu)。

試驗(yàn)電壓應(yīng)逐漸升到1.75U0并保持10s，然后慢慢地降到1.5U0。

在1.5U0下，放電量應(yīng)不大于10pC。

1.1.3 額定電壓220kV交聯(lián)聚乙烯電力電纜

《GB/Z 18890.1-2002》9.2局部放電試驗(yàn)：

應(yīng)根據(jù)《GB/T 3048.12》對電纜進(jìn)行局部放電試驗(yàn)，且按《GB/T 3048.12》定義，其靈敏度優(yōu)于或等于5pC。

試驗(yàn)電壓應(yīng)逐漸升至222kV（1.75U0）并保持10s，然后慢慢地降至190kV（1.5U0）。

在190kV下被試品應(yīng)無可檢測出的放電。

1.2 關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定局部放電量的理解

《GB/T 12706.2-2008》與《GB/T 12706.3-2008》 16.3局部放電試驗(yàn)中備注：

注：被試電纜的任何放電都可能有害。

因此電纜的局放量越小，電纜的使用越安全。

《GB/T 12706-2008》、《IEC 60840：2004》（現(xiàn)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 11017-2002》等效《IEC 60840：1999》，據(jù)悉《GB/T 11017》將會(huì)根據(jù)IEC 60840：2004換版）、《GB/Z

18890-2002》等標(biāo)準(zhǔn)對局部放電量的要求都與其背景噪

聲相關(guān)，換句話可用無局放表達(dá)，即：其放電不大于試品本身的背景噪聲，超過背景噪聲即不符合標(biāo)準(zhǔn)要求（現(xiàn)實(shí)中有一部分人理解為不大于1倍的背景噪聲）。

對于35kV及以下電纜當(dāng)電壓升高時(shí)除非有明顯缺陷，局放值一般都不大于背景。對于金屬護(hù)套結(jié)構(gòu)的超高壓電纜，當(dāng)金屬護(hù)套結(jié)構(gòu)控制不好時(shí)，隨著電壓的逐漸升高，局放圖形會(huì)由一個(gè)規(guī)則的輪廓發(fā)生變形，隨電壓的逐漸升高而變大并向橢圓的兩邊位移。因此正確的記錄背景噪聲是公正判斷局放指標(biāo)的重要一環(huán)。

1.3 背景噪聲的確定

以《GB/T 12706.2-2008》為例：在1.73U0下，應(yīng)無任何有被試電纜產(chǎn)生的超過聲明試驗(yàn)靈敏度的可檢測到的放電。正確地讀取背景噪聲是十分必要的。因此記錄表格既要記錄背景噪聲，又要記錄1.73U0下的局部放電量。

對于背景噪聲的記錄，現(xiàn)在一般有兩種方法，一種是串聯(lián)諧振系統(tǒng)開機(jī)后校準(zhǔn)并記錄或打印背景噪聲，另一種是校準(zhǔn)并調(diào)諧至諧振狀態(tài)時(shí)記錄或打印背景噪聲，兩種記錄方式有不同的結(jié)果。國內(nèi)知名專家到企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品鑒定時(shí)選擇的是后者，這是因?yàn)榻?jīng)校準(zhǔn)后系統(tǒng)還沒有完全連接，當(dāng)打開調(diào)壓器電源后試驗(yàn)系統(tǒng)全部連接為一體，這時(shí)記錄背景噪聲更為合理。

2 局部放電試驗(yàn)步驟

現(xiàn)以“交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電 YJV22 8.7/15 3×300”為例，介紹局部放電試驗(yàn)和電壓試驗(yàn)的一般步驟。

2.1 電纜端頭處理

首先需將電纜外護(hù)套、鎧裝鋼帶、內(nèi)襯層等剝除，長度800mm左右，以方便分相試驗(yàn)安裝油杯為宜，鋼帶應(yīng)剪平，不能散落在油杯周圍，銅帶屏蔽剝離長度應(yīng)比剝削的絕緣屏蔽長100mm左右，并需預(yù)留足夠長度以便連接接地線。見圖一、圖二：

8.7/15kV外屏蔽剝切長度150～200mm，絕緣屏蔽為可剝離型，可剝離屏蔽可用裁紙刀縱向輕劃三刀，規(guī)定長度位置橫向劃圓周，注意不要?jiǎng)澩钙帘危缓笫褂娩摻z鉗或尖嘴鉗從端頭開始剝離；26/35kV有可剝離和不可剝離兩種，外屏蔽剝切長度400～600mm（根據(jù)試驗(yàn)電壓確定）為宜，不可剝離屏蔽需使用專用剝削刀剝離，深度以剛剝離絕緣屏蔽為宜，用力需均勻，不得留有大的臺階。切面根部要盡量光滑，如絕緣表面留有刀痕或臺階等，可用玻璃刮平。處理完畢如圖三：

如絕緣表面留有屏蔽顆粒殘留或污漬，需用棉布蘸酒精擦除，未剝削屏蔽表面留有灰塵也需擦除，注意擦拭過屏蔽棉布不可再用于擦拭絕緣，見圖四：

2.2 油杯終端連接

將干燥處理過的變壓器油倒入油杯，盡量減少氣泡。安裝近端油杯（底部有銅針）時(shí)，需將有彈性銅針盡量向上推，保證銅針與電纜導(dǎo)體線芯接觸良好，安裝遠(yuǎn)端油杯直接將試品電纜插入油杯即可，電纜端頭需要油杯底部留有間距（防止金屬粉末的影響）。旋緊油杯上固定螺絲，良好固定即可，不能過緊損傷絕緣屏蔽，變壓器油需將絕緣屏蔽切面根部完全蓋沒，一般10mm左右即可。將帶有快速接頭的高壓引線接到近端油杯，銅帶接地。如圖五、圖六、圖七：

2.4 局部放電試驗(yàn)

接通高壓試驗(yàn)回路電源，記錄局部放電量。按電壓升按鈕，升高“勵(lì)磁變壓器輸出電壓”至0.1kV，調(diào)節(jié)高壓電抗器鐵芯間隙使試驗(yàn)回路達(dá)到諧振狀態(tài)，當(dāng)高壓輸出電壓達(dá)到最高時(shí)，系統(tǒng)即達(dá)到最佳諧振狀態(tài)。如圖九、圖十：

試驗(yàn)結(jié)束后，對油杯放電后，拆除油杯終端，關(guān)閉試驗(yàn)系統(tǒng)電源。

3 電纜局部放電試驗(yàn)幾種特殊情況

3.1 35kV及以下電力電纜局部放電試驗(yàn)局放量在20pC左右，放電量隨電壓升高變化不大。

此種情況將缺陷部位絕緣屏蔽剝離后，一般會(huì)在絕緣表面發(fā)現(xiàn)顆粒狀屏蔽殘留，稍微嵌入絕緣。在允許的情況下，可將電纜分段后，分別進(jìn)行局放試驗(yàn)，尋找缺陷點(diǎn)。（此類缺陷定位時(shí)顯示在端頭，對于缺陷延續(xù)較長的試品往往是切掉一段還是顯示在端頭）

3.2 自衰與自愈現(xiàn)象

3.2.1 自衰現(xiàn)象往往在兩種情況下出現(xiàn)：一種是試品在起始放電電壓或稍高于起始放電電壓作用下，放電能在短時(shí)間內(nèi)很快自行衰減或熄滅；另一種是試品在高于起始放電電壓作用下，在一個(gè)稍長的時(shí)間過程中放電亦能逐漸衰減或熄滅。

出現(xiàn)“自衰”現(xiàn)象的原因可能有以下幾點(diǎn)：

①在封閉氣隙中，由于放電放出的氣體增加，使氣泡中的氣壓增高，這時(shí)氣泡的擊穿電壓可能提高，放電就熄滅了。另一種情況是放電產(chǎn)生的氣體少于放電時(shí)消耗掉的氣隙中的氧氣，這樣氣隙中的氣壓可能降低，當(dāng)氣壓低到一定程度之后，放電從脈沖型轉(zhuǎn)變?yōu)榉敲}沖型，于是在脈沖型的檢測儀器上，就觀察不到這種放電。

②氣隙壁上介質(zhì)的特性發(fā)生變化，如許多有機(jī)材料，在局部放電長時(shí)間作用下，材料被炭化，可能把放電氣泡短路或者使放電點(diǎn)電場均勻化，從而使放電暫時(shí)變?nèi)酢ｋS著時(shí)間加長，被腐蝕炭化點(diǎn)的周圍，由于電場集中又可能出現(xiàn)新的放電，使放電出現(xiàn)起伏。

③有些放電源可能消失，如在導(dǎo)體邊上的小毛刺在放電過程中可能會(huì)被燒掉。有些聯(lián)接點(diǎn)接觸不好產(chǎn)生放電，時(shí)間長了可能燒結(jié)在一起，就不會(huì)再放電了。

3.2.2 當(dāng)外屏蔽表面劃傷（絕緣裸露處于光滑狀態(tài)時(shí)）初次施加電壓可檢測到放電，但經(jīng)過電壓試驗(yàn)后放電量減小甚至消失，這是一種暫時(shí)的自愈現(xiàn)象。做過一次試驗(yàn)后放置數(shù)小時(shí)，重新再做試驗(yàn)時(shí)放電又出現(xiàn)，經(jīng)過短暫的時(shí)間放電再次減小或消失。

在排除系統(tǒng)干擾的情況下，對以上此類情況須謹(jǐn)慎處理，放電自衰和自愈并不能表示電纜沒有缺陷，個(gè)別情況在電壓試驗(yàn)時(shí)會(huì)發(fā)生擊穿。

3.3 局放量正常，電壓試驗(yàn)擊穿

局部放電試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)絕緣中的絕大部分缺陷，但對導(dǎo)體屏蔽和絕緣屏蔽存在的某些缺陷卻不能探測到放電，有些嚴(yán)重缺陷會(huì)在電壓試驗(yàn)中擊穿，而有些缺陷卻不能暴露出來，對今后的安全運(yùn)行埋下嚴(yán)重的隱患。因此必須引起高度重視，通過加強(qiáng)工藝控制和過程檢驗(yàn)保證向市場投放合格的產(chǎn)品。現(xiàn)將行業(yè)中檢驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn)的導(dǎo)體屏蔽和絕緣屏蔽存在的某些缺陷進(jìn)行整理列舉如下：

3.3.1 絕緣線芯局部無導(dǎo)體屏蔽或脫節(jié)（破洞），是難以檢測到局放脈沖的，電壓試驗(yàn)中同樣會(huì)通過。仔細(xì)觀察絕緣線芯表面會(huì)有輕微的塌陷痕跡，此類缺陷若不會(huì)被發(fā)現(xiàn)會(huì)在很短的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)擊穿。80年代出現(xiàn)在上海金山石化的一條35kV線路在運(yùn)行不足三個(gè)月的時(shí)間出現(xiàn)擊穿事故，經(jīng)解剖發(fā)現(xiàn)擊穿點(diǎn)沒有導(dǎo)體屏蔽。

3.3.2 1.73U0下局放試驗(yàn)通過，但在電壓試驗(yàn)中發(fā)生擊穿，經(jīng)解剖發(fā)現(xiàn)擊穿處絕緣線芯表面有明顯的凹陷，導(dǎo)體屏蔽脫節(jié)（破洞）屏蔽料已嵌入絕緣。

3.3.3 絕緣屏蔽表面出現(xiàn)的顆粒缺陷，大部分檢測不到局部放電脈沖，3.5U0的電壓試驗(yàn)也能通過，由于其大小和形狀不同，對局部放電試驗(yàn)亦有不同的結(jié)果。一般凹陷絕緣表面比較圓滑的屏蔽料粒其局放試驗(yàn)和耐壓試驗(yàn)都能通過，只有帶有尖頭狀的外屏蔽料鑲嵌在絕緣內(nèi)才能檢測到局部放電脈沖。

4 電纜終端對局部放電試驗(yàn)的影響和排除

4.1 絕緣油潮氣

現(xiàn)在試驗(yàn)終端一般采用耐電強(qiáng)度比空氣高的介質(zhì)，如牌號為F113的氟里昂、硅油或變壓器油。氟里昂效果好，不易吸潮但價(jià)格高，采購不便，能腐蝕有機(jī)玻璃管。硅油粘度大，易產(chǎn)生氣泡，在濕度特別大的季節(jié)也會(huì)吸潮，變壓器油的吸潮特別快。但從經(jīng)濟(jì)和方便角度考慮，絕大多數(shù)廠家選用變壓器油。由于地處南方空氣濕度的季節(jié)較長，對局放的影響特別大，因此需要及時(shí)對用過的變壓器油進(jìn)行干燥處理，干燥的方法大家都已掌握，用烘箱干燥即可。但是要控制好溫度和時(shí)間，溫度太低起不到去其水分的效果，太高會(huì)使絕緣油變質(zhì)，當(dāng)溫度達(dá)到或超過100℃時(shí)絕緣油會(huì)分解，建議干燥溫度為80℃～90℃，干燥時(shí)間最多不要超過4小時(shí)。

4.2 絕緣油中的雜質(zhì)

反復(fù)使用的絕緣油，會(huì)出現(xiàn)金屬粉末和內(nèi)屏蔽料，對局放試驗(yàn)帶來嚴(yán)重的影響，特別是脫落在油終端中的那些內(nèi)屏料渣，有些細(xì)如頭發(fā)絲，當(dāng)電壓升高時(shí)像磁鐵一樣垂直吸附在絕緣周圍，致使出現(xiàn)幾十甚至上百pC的放電不停地閃動(dòng)。以上這些雜質(zhì)的處理，采用過濾方式比較麻煩，建議選用不銹鋼盆進(jìn)行干燥處理，一方面去除水分，同時(shí)雜質(zhì)沉淀在錐形的盆底，以便隔離去除。

4.3 從導(dǎo)體中釋放出的氣體

我們在試驗(yàn)過程中，當(dāng)電壓升高時(shí)導(dǎo)體中會(huì)釋放出氣體向外冒泡，越是剛生產(chǎn)出的交聯(lián)線芯越是嚴(yán)重，當(dāng)氣泡距離絕緣較近時(shí)放電就出現(xiàn)了，避免對局放試驗(yàn)的影響，需要將油杯傾斜一個(gè)角度，使氣泡沿著油杯的邊緣向上移動(dòng)，使之遠(yuǎn)離絕緣線芯，這樣就避免了氣泡對局放試驗(yàn)的影響。

4.4 注意油杯的清潔和保護(hù)

我們新采購的91kV的油終端，在初次使用時(shí)，都能滿足要求，當(dāng)使用一段時(shí)間后，91kV時(shí)幾乎完全不能保持5min即出現(xiàn)端頭擊穿，這是由于油杯內(nèi)壁出現(xiàn)了若干的劃痕。

5 提高端頭故障定位精度的技巧

在生產(chǎn)過程中往往故障出現(xiàn)在端頭的比較多，有關(guān)故障位置的判斷以上已介紹了脈沖長短及雙通道輸入法，能確定故障在遠(yuǎn)端或是近端。下面介紹一種提高定位精度的方法。

選用一根好的電纜線芯，按試驗(yàn)要求剝除外屏蔽和絕緣，使導(dǎo)體露出25-30mm與疑似有故障的一端牢固的扭在一起，并裝在一個(gè)油杯里面（若無多余的油杯，能容納兩根電纜線芯的塑料瓶也可以），加入絕緣油漫過外屏蔽剝切口25mm以上，分別在該兩根線芯的另一端連接遠(yuǎn)端和近端油杯，此時(shí)施加電壓進(jìn)行故障定位，如果放電脈沖在靠近中間位置附近，可以斷定放電位置在兩根線芯連接的一端，如果放電脈沖在端頭可判斷在兩根線芯連接的另一端，通過調(diào)換遠(yuǎn)、近端油杯進(jìn)行定位獲得數(shù)據(jù)，如果兩端定位測得數(shù)據(jù)接近在同一點(diǎn)上，證明該故障點(diǎn)是可信的。需要注意的兩點(diǎn)是：①遠(yuǎn)端和近端要記牢；②兩根線芯連接后長度要計(jì)算準(zhǔn)確。

6 安全操作不可忽視的問題

6.1 試驗(yàn)中油杯松動(dòng)或滑落

升壓過程中如果油杯連接不可靠而下滑松動(dòng)，此時(shí)電壓下降但電纜中仍存在很大的電量（荷），若不能及時(shí)對地放電，當(dāng)操作人觸及油杯與導(dǎo)線相碰時(shí)，會(huì)有觸電的危險(xiǎn)，特別是小截面的35kV電纜，由于線芯較軟油杯質(zhì)量重極容易松動(dòng)或滑落，不能僅依靠油杯上的三個(gè)螺絲緊固懸掛的油杯，要采取必要的措施掛住油杯上口的三個(gè)螺絲將其吊起來。當(dāng)出現(xiàn)試驗(yàn)中油杯松動(dòng)或滑落時(shí)一定要想辦法對地放電后再接觸油杯操作。

6.2 接地線接觸不良或脫落

有些時(shí)候按下升壓按鈕電壓無法上升，應(yīng)該仔細(xì)檢查一下連接試品的接地線是否可靠？在接地線接觸不良或脫落時(shí)會(huì)出現(xiàn)此類現(xiàn)象，當(dāng)出現(xiàn)此現(xiàn)象時(shí)電纜中會(huì)存在很大的電量（荷），若不能及時(shí)對地放電，當(dāng)操作人觸及油杯時(shí)，會(huì)有觸電的危險(xiǎn)。

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