電力電纜振蕩波局放檢測技術初探

李雯+李成嶺+李潤沁

摘 要：局部放電現象是電力電纜絕緣缺陷的重要表征，也是促使絕緣劣化的主因之一，有效及時地檢測出局放現象可以提高電力電纜的狀態檢修水平。振蕩波檢測系統是集模擬交流電壓試驗、局放檢測及缺陷定位于一體的一種新型技術工具，近年來為諸多國內電力運行部門所采用，積累了一定的實踐經驗。該文簡單介紹了振蕩波局放檢測的相關原理、應用情況以及操作步驟等，為該技術今后的實際應用推廣提供了技術參考。

關鍵詞：電力電纜 局部放電 振蕩波檢測系統 缺陷定位

中圖分類號：TM75 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）12（b）-0061-02

與架空線路相比，電力電纜正因其易敷設、易維護、不占空間走廊等優點而被廣泛應用于輸配電網絡中。對于電力電纜而言，由于其所處環境常常是深埋地下、敷設在地下排管內或敷設在地下電纜隧道內等，一旦發生故障很難進行查找，如果排除故障不及時，更可能會造成停電損失和其他損失。因此，對電力電纜定期進行預防性試驗，事先發現電纜的潛在缺陷，能夠阻止缺陷的進一步發展，從而避免最終發展為故障。然而過去常用的電纜預防性試驗多以破壞性試驗為主，雖經試驗可以有效地發現缺陷情況，但是試驗后也會造成電纜絕緣一定程度的劣化。而且各種試驗也有各自的缺點或不足之處，比如：試驗時間較長、對電纜性能損傷較大，或試驗設備體積龐大、不適合現場應用等。

近年來，一種新型技術工具——振蕩波檢測系統，被許多國內外研究機構所關注研究；隨著技術的不斷成熟，也逐漸被許多國內電力部門應用到實踐工作中。

1 振蕩波局放檢測相關原理

局部放電是指高壓設備中的絕緣介質在高電場強度的作用下，發生在電極間的未貫穿放電。這種放電只存在于絕緣的局部位置，而不會立即形成貫穿性通道，故而被稱為局部放電。研究發現，電力電纜的局部放電量與其絕緣狀況密切相關；局部放電量的變化情況往往預示著電纜絕緣可能存在一定的缺陷，如任其繼續發展也可能最終導致電纜故障。例如：XLPE電纜局部放電的主要類型如圖1所示。

振蕩波（又稱阻尼振蕩波）電壓法，主要是以被測試電力電纜的等值電容與電感線圈的串聯諧振原理為基礎的，圖2為系統原理圖。恒流電源，以線性連續升壓方式對被測電纜充電蓄能，自動加壓到預設的電壓值，整個升壓過程，被測電纜絕緣無靜態直流電場存在；加壓完成以后，固態高壓開關在1 μs內閉合，使被測電纜的等值電容和系統中高壓電感周期性交換能量，并經等效電阻逐漸損耗，在電纜上產生20～300 Hz幅值逐次衰減的振蕩交流電壓。圖3為試驗過程的電壓波形圖。

在振蕩電壓的激勵下，如果電纜內部有潛在的缺陷，就會激發局部放電，測控主機則通過采集、存儲和分析分壓器/耦合器所采集的振蕩波信號和局放信號，來進行后續的絕緣狀況分析。

局放源點定位的原理：采用的是脈沖反射法來進行局部放電定位，計算公式如圖4所示。其中，測試電纜線路長度為l，假設在距離測試端x處發生局放，脈沖沿被測電纜向兩個相反方向傳播，原始脈沖經t1到達測試端；反射脈沖向測試對端傳播，在電纜末端發生反射，然后再向測試端傳播，經t2到達測試端。依據兩個脈沖到達測試端的時間差Δt，就可以計算出電纜局部放電源點x。

2 振蕩波局放檢測應用情況

在20世紀90年代初到90年代末，振蕩波檢測技術相關理論被提出，并進入實驗室摸索階段。2000—2007年，以德國為代表的發達國家通過現場試驗不斷完善了該項技術，美國、荷蘭、日本、新加坡等國家也不斷引入振蕩波檢測系統并投入到現場實際應用。

2006年，國內開始推廣電纜振蕩波檢測技術。2008年北京供電部門在奧運會籌備期間，采用振蕩波局放檢測技術對保電重要線路進行檢測，準確掌握了重要線路的絕緣信息資料，為確保重要線路的安全穩定運行打下扎實基礎。

2010年，借鑒北京供電部門奧運保電的成功經驗，廣東供電局為保障亞運會主網電纜安全，引進了瑞士OWTS HV150系統，對亞運會保電重要110 kV電纜線路進行了局放檢測，并進行了相關技術交流及探討。

之后，在2011年深圳大運會、2013年沈陽全運會等重大保電項目中，振蕩波檢測技術也進行了實際應用的驗證。

3 振蕩波局放檢測系統簡介

振蕩波局放檢測系統（Oscillating Wave Test System）與傳統局放測試設備相比，具有檢測時背景噪聲小、定位精度高等諸多的優點。振蕩波局放試驗過程中，產生20～300 Hz幅值逐次衰減的振蕩交流電壓，且作用的時間短、設備體積小、便于現場操作；試驗后不會像直流耐壓對交聯聚乙烯電纜絕緣造成損傷。

振蕩波局放檢測系統連接示意圖如圖5所示（如被測電纜長度小于250 m，必須另外連接補償電容）。

振蕩波局放檢測操作步驟如下。

（1）對被測電纜進行處理，準備測試（需將被測電纜從電網中斷開，充分放電；線路近端和遠端均作均壓處理等）。（2）進行絕緣電阻的測量（通過比較相間絕緣電阻的大小和歷史變化，可以初步判斷電纜絕緣的情況）。（3）測量電纜長度和接頭位置（用脈沖反射儀TDR測量電纜長度和接頭位置，對電纜資料進行對比確認）。（4）嚴格按照標準搭建系統（設備接線）。（5）啟動設備。（6）被測電纜的信息填寫。（7）局放校準。（8）局放測試。（9）數據分析。

4 結語

振蕩波局放檢測系統體積小、便于運輸、操作方便，適合現場使用。今后設想，通過在電力電纜線路上實際應用該項技術，可以在發現電纜潛在絕緣隱患的同時，積累電力電纜的絕緣信息資料，形成絕緣檔案，從而便于電纜運維部門在實際工作中可以準確快速地了解電纜的運行情況。

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