影響交聯電纜局部放電試驗的若干問題

金金元

(浙江晨光電纜股份有限公司，浙江平湖314204)

0 引言

串聯諧振局部放電試驗系統是一種使用頻率很高的試驗設備，所以在連續試驗使用過程中同生產設備一樣，出現設備故障的可能性比較大。由于測試設備系統的組成復雜、技術要求高，加之測試過程中影響因素眾多，因而測試過程中常常會遇到各種各樣的問題:檢測系統本身的儀器或設備出現問題;試驗終端損壞或屏蔽室大門開啟的電氣及機械傳動裝置出現故障;此外壓器油也會出現各種問題等。事實表明，無論試驗系統本身出現哪種性質的故障，都會造成電纜出廠試驗過程的中斷，給產品的按時生產和交貨造成影響。所以，對電纜局部放電試驗系統的正確使用和解決設備突發問題的能力，日益成為電纜生產廠家不得不關注的問題。

因此，對測試人員而言，如何能快速確定試驗過程中產生的各類問題的原因，并能及時地解決，這對產品的生產和質量的控制具有重要意義。

1 電抗器造成的故障

1.1 電抗器的故障分析

電抗器是局部放電試驗的核心部件，其內部線圈鐵芯因長其上下頻繁移動或試驗的電纜長度較長時，在試驗過程中電抗器噪音較大，容易造成震動，可能使其機械傳動部分的一些行程開關的底部固定螺絲發生松動，造成行程開關動作失靈，給電抗器及勵磁變壓器內部繞組不同檔位的切換造成閑難。

2004年，本公司從美國希波公司引進的110 kV電纜局放試驗設備就發生過類似故障。當電壓升至82 kV時設備突然出現局放，從故障局放波形圖來分析，不是電纜產生的局放。為此，專門對整個設備的接線、容易出現問題的地方都檢查一遍，還是無法找到故障的原因。聯系了美國專家來公司診斷，查出原因是在電抗器內部出現了問題，需把電抗器運回美國維修。但考慮到電纜交貨非常急，只能在公司現場維修。我們聯系了上海杰智電工的有關專家，立即進行現場診斷，發現問題是出在電抗器內部。經過研究決定，利用國內的技術力量現場打開電抗器進行維修。原來是電抗器機械傳動部件長期運行發生松動，造成火花放電，表面電纜絕緣紙已燒焦(見圖1用手指所指的絕緣紙發黑部分)。電抗器機械傳動部件松動，在升高壓時產生火花放電，連轉動軸承都燒焦了(見圖2)。

1.2 排除電抗器故障的方法

這類故障原因找出后，應對準下藥:在電抗器的頂部找到相應“高壓開關”切換檔位為對應的行程開關，將其底部固定住;按照燒壞傳動部件的尺寸加工了配件，重新固定擰緊各個部件的螺栓;重新包上電纜絕緣紙，將電抗器按原樣安裝好。

電抗器因故障而打開蓋板，維修完畢后，如果沒有及時進行干燥去濕和抽真空處理，則會造成局放設備在實際應用過程中即使空載時也會發生局部放電現象，導致設備無法正常使用。因此局部放電試驗系統的電抗器部分在進行維修處理并且重新安裝就位后，一定要對其抽真空、去濕和干燥處理。

圖1 電抗器機械傳動部件電纜紙燒焦

圖2 電抗器機械傳動火花放電燒焦

本公司在此次電抗器故障維修完畢后，特地從嘉興電力公司借來一套抽真空、去濕和干燥設備，電力公司也專門派專家一起對電抗器進行現場抽真空，去濕和干燥處理了120 h，同時設備進行空載局部放電試驗，考核其實際使用性能，以保證設備性能滿足試驗的要求。

2 “假擊穿”現象

2.1 電纜“假擊穿”出現的原因及排除方法

高壓電纜在試驗過程中有時會發生“假擊穿”現象，其原因有兩個:(1)設備調壓器經長期使用后，線圈與電刷接觸的環氧平面及調壓器裸露滑道的碳刷磨損物較多，造成電刷在移動調壓過程中導軌表面局部存在火花放電，使試驗系統在調壓過程中頻繁出現火花放電報警。2010年，我公司就發生過類似故障(見圖3)，調壓器線圈與電刷接觸面長期上下移動，使接觸面出現接觸不良而產生火花放電，銅線圈表面已被嚴重燒焦。(2)電抗器的高壓套管、高壓濾波器的耦合電容、校準電容以及電感線圈之間的高壓連接引線端部，經常會因升高壓時上下移動造成線鼻子固定螺絲產生松動，導致設備線路局部出現接觸不良而產生火花放電現象，使系統頻繁出現火花放電報警，造成“假擊穿”。

要排除電纜的“假擊穿”現象，一定要在試驗設備空閑時段或在維護中定期對調壓器點刷滑動導軌表面進行清洗。可利用變壓器油定期對導軌表面擦拭，同時對線圈的電極碳刷及時進行維護和保養，以延長調壓器的正常使用壽命;另外還應該對設備高壓濾器的高壓連接線進行檢查和緊固處理。

2.2 高壓引線“假擊穿”的原因及排除方法

局部放電試驗系統中的高壓引線快速接頭在實際使用過程中出現的問題也比較多。為了提高電纜局部放電試驗的效率，目前大部分電纜制造企業均采用了比較經濟、安裝速度快、效率高的試驗油杯，但在使用中經常會因試驗油杯過重，造成高壓引線快速接頭與試驗油終端出現“虛連接”現象，導致高壓試驗引線與油杯終端底部局部接觸不良而出現放電，造成電纜“假擊穿”。

長期的局放試驗工作經驗表明，高壓引線在實際使用過程中需要經常定期修理和更換。試驗系統的一些同軸電纜信號線接頭處有時還會出現接觸不良現象，給試驗造成麻煩。因此在平常試驗過程中，應該適量備用一些兩頭封裝好的同軸電纜信號線及高壓引線，以便在上述問題出現時，迅速更換，提高試驗的效率和精度。同時對出現問題的同軸電纜信號線及高壓引線及時維修好，以備下次使用。這樣可徹底避免電纜局部放電試驗過程中出現“假擊穿”現象。

3 局放信號采集器

3.1 故障原因

在電纜局部放電試驗時，局放信號是通過一信號采集器采集后，再傳輸到局放控制室。因為局放信號采集器經常放在屏蔽試驗室高壓濾波器的小平臺上，離高壓試驗室的地面較近，試驗時間長了，會有潮氣進入信號采集器內。該裝置受潮后會造成里面的線路短路，嚴重時會燒壞里面的元件。

3.2 處理方法

為了防止局放試驗設備受潮，需經常對設備做清潔，特別是我公司地處長江三角洲地帶，并且靠近杭州灣，每年的5月底至7月初是黃梅季節，局放試驗室環境非常潮濕。為此，在局放試驗室內特地安裝了除濕機和烘干機，及時消除潮氣。

4 屏蔽室電動大門

4.1 故障原因

局放試驗屏蔽室電動大門是局放試驗過程中一個容易出現問題的部分。由于高壓局放試驗室的大門面積大，重量比較重，若機械傳動、連鎖裝置的設計不合理或試驗過程中的操作失誤，會使大門在開啟關閉中出現卡死現象。這不但對電動大門的行程導軌和機械傳動齒輪造成損壞，而且嚴重影響了電纜正常試驗工作的順利進行。此外在電纜的試驗過程中由于屏蔽室大門開啟和關閉過程慣性較大，其開啟關閉到兩頭后對設備機械部分的沖擊較大，所以造成電動門出現問題的幾率增大。在整個局部放電試驗系統的設計和現場建設初期，電動屏蔽室大門的現場精細化設計和安裝往往容易被忽視，其設計過程一般都比較粗糙，這給后期的使用、維護、修理等都造成較大的困難和麻煩。如果大門關的不密，電纜局放試驗時會有干擾信號，影響了正常的局放試驗。

4.2 解決方法

在建設屏蔽房時，一定要對屏蔽室大門傳動裝置進行合理設計，對大門應進行精細化設計和精細化制作，從而保證屏蔽室大門平穩、輕松、可靠地開啟和關閉，降低設備故障率，另外稍有問題應及時修理，保證局放試驗能夠順利進行。

5 局放試驗終端污染

5.1 油終端的污染及處理方法

目前的中壓電纜局放試驗一般都采用油終端，這種油大部分均采用變壓器絕緣油。電纜在局部放電試驗過程中變壓器油的用量不算太多，但這種油使用時間長了，會在油內慢慢積累一些銅屑臟物。如果積累多了沒有及時處理更換，在局放試驗時會造成局放數據偏大，測試數據不真實。因此，當油內有臟物時，必須更換清潔的變壓器油。當試驗產品的數量比較大時，試驗場地往往多處積油，表面異常光滑。試驗人員在進入屏蔽室工作時容易發生滑倒受傷。此外，屏蔽室地面長期積油后，也會逐漸腐蝕絕緣地坪，造成地面坑洼不平。筆者曾參觀過一些使用了多年的局放屏蔽室，發現普遍存在絕緣地坪表面坑洼不平現象。

如果試驗用的變壓器絕緣油內有臟物時就將其廢棄，必然會造成試驗成本的成倍增加。因此在試驗系統場地內配備變壓器油過濾裝置，這種油重新過濾一下后還可以使用，這樣就可以將變壓器絕緣油反復多次利用，減少試驗成本。同時還應配備接油裝置或器具，避免油對試驗場地的污染。為了保護絕緣地坪，我公司在局放屏蔽室絕緣地坪表面覆蓋了一層鋼板對水泥地坪加以保護，并且把試驗室地面做成環氧地坪，確保地面整潔。

5.2 試驗終端故障及處理方法

試驗終端使用質量的好壞，也成為影響電纜局部放電試驗進度的關鍵性因素(見圖4局放試驗油杯)。油杯杯壁在試驗時被電纜端頭長期刮擦后，可能在油杯杯壁的內表面造成劃痕殘留，油內的一些臟污和微小雜質會沉淀殘留在掛痕內，緩慢形成放電通道，最終在油杯內壁表面發生滑閃放電現象，造成油杯表面擊穿和炸裂。其擊穿原理和鐵搭導線懸式絕緣子串表面擊穿原理類似。導線懸式絕緣子串表面時間長了會吸附空氣中的灰塵、鳥糞等物質，造成表面絕緣能力的下降，導致絕緣子表面污閃炸裂現象的發生。電纜試驗用油杯終端也一樣，隨著使用時間的推移，其內壁和外壁表面的光潔度和絕緣能力肯定會下降，當試驗電壓較高時，很可能會造成油杯的有機玻璃管被炸裂，一般油杯的金屬電極底座不會損壞。

圖4 10 kV電纜試驗終端

鑒于上述實際情況，我們可以單獨多購買一些有機玻璃管作為備用，因為重新買一套整體油杯的價格比較貴，油杯的上下兩部分金屬電極底座還可以重復使用。這樣可以節約試驗成本，在試驗終端發生問題后及時更換處理，以保證生產和試驗的正常進行。

5.3 電纜本體端部故障及處理方法

電纜的絕緣外屏蔽剝離長度、外屏蔽與絕緣界面的處理情況、外屏蔽剝離后在絕緣表面是否有殘留物等等，這些處理不好均有可能造成電纜局放數據偏大;另外，屏蔽半成品上盤始端的試驗預留長度，端頭附近是否有機械損傷等，都將是影響試驗順利進行和產品合格與否的關鍵問題。

其具體處理方法如下:(1)電纜端部的外屏蔽剝切長度應視電纜電壓等級而定，10 kV電纜的外屏蔽剝離長度約8～15 cm，35 kV電纜的外屏蔽剝離長度約30～35 cm，110 kV及220 kV電纜的外屏蔽剝離長度則更長，應根據水終端的長度來決定。(2)外屏蔽剝離后絕緣表面不能有殘留物，如有輕微殘留物，則應把殘留物用玻璃刮掉或采用其它方法處理掉;外屏蔽剝離后，屏蔽與絕緣的界面應光滑圓整，不能有凹凸不平或尖齒現象出現。(3)假如電纜端部受到過機械損傷，應把損傷部分處理掉，有時電纜端部損傷后造成終端試驗長度不夠時應重新復繞，重新制作電纜終端。所有這些處理完后，局放試驗才能順利進行。

6 結束語

根據目前國內電纜生產所處的技術水平，交聯電纜在實際生產過程中，局部放電超標和交流電壓擊穿的比例只占到極少數。因此，要解決電纜局部放電試驗過程中遇到的上述問題，需要試驗設備生產廠和電纜制造商通力合作，不斷深入到交聯電纜局部放電試驗現場，及時發現檢測過程中出現的問題，不斷優化和完善試驗系統的功能，同時要提高電纜現場檢測人員的素質和水平，為交聯電纜制造工藝的改進和產品質量保障提供強有力的技術支持。

［1］GB/T 3048—2007 電線電纜電性能試驗方法 第12部分:局部放電試驗［S］.

［2］葛景滂，邱昌容.局部放電測量［M］.北京:機械工業出版社，1984.

［3］JB/T 10435—2004 電纜局部放電測試系統檢定方法［S］.