10 kV 電纜振蕩波檢測定位缺陷的現場測試

李 灝

（國網四川省電力公司自貢供電公司，四川 自貢 643000）

0 引 言

隨著供電可靠性要求的提高，電力電纜在傳輸電能過程中扮演著越來越重要的角色。隨著電纜長度的增加，電纜故障的概率隨之也會增加，其原因如下。一方面，電纜的故障率會隨著時間的增加而逐漸提高。電纜在運行過程中會受到外界因素的影響，如潮濕、溫度、機械損傷等缺陷，同時電纜本身的老化及內部局部放電程度增加也會導致故障率的升高。另一方面，電纜越多，日常巡視維護和檢修的成本也就越高，同時增加了檢修工作量和復雜度。

電力電纜長度的增長與故障率增加有一定聯系。為了有效地解決這一問題，保障電纜的正常運行和可靠性，需要對電纜進行定期檢測和維護。目前，電纜線路運檢已經從傳統的人工巡檢和故障搶修模式轉變為采用在線或離線監測的方式，能夠及時發現和修復缺陷問題，降低故障發生率，減輕工人的勞動強度，提高電纜的可靠性和安全性。

1 幾種電纜檢測方法的比較

1.1 直流耐壓試驗

直流耐壓試驗可以發現電纜內部最嚴重的放電缺陷， 但是并不是所有的缺陷都可以通過此類方法辨別，且該種試驗方法對電纜絕緣損傷較大，是一種破壞性的試驗。

1.2 變頻串聯諧振電纜試驗

變頻串聯諧振試驗由于試驗工況接近電纜的運行工況，成為國內目前應用較廣泛的試驗方法。此試驗方法基于變頻諧振電路，將待測電纜作為諧振電路中的一部分，通過改變諧振頻率的方法使得待測電纜處于諧振狀態。串聯諧振電纜試驗檢測的是整條電纜的諧振情況，不能對電纜上的局部故障進行有效的檢測，而且測試結果只是表面現象，不能對缺陷位置進行精準的定位。

1.3 超低頻（ 0.1Hz ）試驗

超低頻（0.1 Hz）試驗耗時較長， 而且可能會對電纜的主絕緣造成嚴重的損傷，甚至可能會導致電纜投入使用后出現新的故障問題。該方法只適用于中壓（6 ～35 kV）交聯聚乙烯電纜，并且對于電纜長度范圍要求較高。

1.4 電纜振蕩波檢測

經過長期的實踐和研究發現，電纜振蕩波檢測是檢測電纜是否存在局部放電故障、提高電纜狀態監測水平、延長電纜運行周期的一種先進手段，主要應用于交聯聚乙烯電纜、油紙電纜等各種型號電纜的狀態監測和檢修中，能及時檢測電纜的問題，為電纜的運行和維護提供有效的技術支持。運用振蕩波局放測試方法，往往能夠發現用其他試驗方法不能發現的隱匿性的絕緣缺陷，為及時處理這種缺陷提供參考。

由于電纜振蕩波試驗是一種非破壞性試驗方法，對電纜的保護作用較強，避免了破壞電纜絕緣。電纜振蕩波試驗還可與其他測試方法結合使用，可以全面、深入地了解電纜設備的性能和故障情況。振蕩波頻率與工頻相近，模擬試驗狀態與實際運行狀態的電壓，可以有效減少直流或交流耐壓測試端沿面放電帶來的干擾，這樣采集到的數據準確性更高[1]。

2 電纜振蕩波局放測試的工作原理

電纜振蕩波局放測試原理如圖1 所示。

圖1 電纜振蕩波局放測試原理

10 kV 電纜振蕩波局部放電檢測基本原理如下。電纜振蕩波試驗裝置會向待檢測的電纜發送一個短時脈沖信號，這個信號會沿著電纜傳輸，直到碰到電纜中的缺陷。當信號傳播到電纜中的缺陷點時，信號會反射回來，這個過程類似于聲波在終止點處的反射。如果電纜中的缺陷點是一個開路、短路、接觸不良故障，會立刻反射一個比較大的信號，而如果是電纜中存在局部放電或者多個放電點，反射信號的時間將更長[2]。電纜振蕩波試驗裝置在分析電纜的等效阻抗和振蕩波的傳播時間時，將表示線路上缺陷反應的反射信號進行比較和計算，可以確定發生故障的電纜長度及故障的類型。通過分析接收到的反射信號，根據該信號的返回時間和強度可以看出在電纜哪里發生了缺陷，通常誤差小于5%，可以實現對電纜質量的全面了解，從而進行必要的維修或更換操作[3]。該技術常用于電力電纜的狀態檢修，以提高電纜的可靠性及工作效率。

3 電纜診斷性試驗的現場測試

對自貢市自流井區10 kV某線路#30桿塔至10 kV某線路#31 桿塔段電纜進行停電試驗。該電纜計劃于2020年彩燈節前投運，全長1 637 m，中間接頭有6個，位置分別為158 m、428 m、724 m、1 046 m、1 219 m、1 454 m，三相絕緣電阻分別為A 相200 GΩ、B 相200 GΩ、C 相200 GΩ。在采用振蕩波局放檢測時，發現A 相第一個接頭處（158 m 位置）局放信號超標，如圖2、圖3 所示。

圖2 電纜振蕩波局放圖譜

圖3 A 相電壓加壓圖譜（可見明顯的局放信號）

根據現場檢測人員的綜合分析評估后，確定A相電纜在距離測試端158 m處存在集中局部放電信號，放電量大小為590 pC，參考規程新投運電纜中間接頭局放的閾值為300 pC。為進一步提高供電的可靠性，避免停電事故的發生，現場相關負責人員決定對該條電纜中間接頭位置進行解剖重新處理。圖4 所示為現場解剖處理過程。

圖4 現場解剖圖

現場解剖后，A 相電纜中間接頭158 m 處可見壓接管與主絕緣連接處未進行半導電層的過渡處理，如圖5 所示。若在電壓運行過程中存在尖端導致連接處絕緣場強發生畸變，在振蕩波加壓過程中容易在此處產生局放脈沖信號，由此可見振蕩波局放檢測可對新投電纜的投運條件進行檢測[4]。

圖5 現場解剖A 相主絕緣與連接管處對接不平滑、場強分布不均

檢修人員現場隨即將交聯聚乙烯電纜銅屏蔽、半導電層、電纜主絕緣按施工工藝進行打磨、清洗，對電纜銅屏蔽、半導電層、電纜主絕緣之間邊緣處進行平滑處理，并用半導電帶搭接纏繞2 mm，以實現電位平穩過渡，避免再次發生局部放電。消缺后復測局放信號消失，在158 m 處未發現集中局放點，如圖6 所示。在A 相中間接頭處理后，從加壓波形圖可見周期性出現的局放信號均為外界背景干擾值。如圖7所示，結合專業軟件分析后判斷A 相局放分布圖未發現明顯局放點，由此可確定A 相中間接頭缺陷消除完成。缺陷處理后圖片如圖8 所示。

圖6 復測局放圖譜

圖7 1U0 加壓過程中周期性出現的干擾信號

圖8 缺陷處理后圖片

通過本次電纜診斷性試驗的工作開展，對自貢供電公司所轄10 kV 電纜線路老舊電纜的運行工況及質量情況進行了摸排，已初步有根據地建立了相關電纜運行管理臺賬，為日常精細化運維工作奠定了良好的基礎[5]。

4 結 論

振蕩波檢測可以準確檢測電纜的局部放電情況，客觀反映出電纜的使用狀況和運行環境，并且可以實時監控電纜本身、附件、接頭等各個環節的施工質量和運行檢修情況。因此，振蕩波測試在保障電纜安全和穩定運行方面具有重要意義，也是國內電纜試驗研究的重要方向。