中低壓電纜振蕩波局部放電的現(xiàn)場測試

董雪松，胡 偉，曹俊平

（1.浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州 310014；2.杭州市電力局，杭州 310009）

近年來，電力電纜應(yīng)用日益廣泛，如何有效掌握電纜設(shè)備的健康狀況成為亟待解決的問題。目前對電纜設(shè)備局部放電的現(xiàn)場檢測主要有在線和離線2種檢測方式[1]，電纜振蕩波局部放電檢測和定位是1種新的離線檢測方法，并越來越多地使用于XLPE電力電纜的預(yù)防性試驗[2]。

在杭州市殘運會保供電期間，對多條10kV和35kV電纜進行了電纜振蕩波局部放電檢測和定位，以便及時發(fā)現(xiàn)潛伏性局部放電缺陷。本文結(jié)合現(xiàn)場測試實例對該方法的測試原理、現(xiàn)場經(jīng)驗和注意事項等進行介紹。

1 振蕩波檢測原理

電纜振蕩波局部放電測試系統(tǒng)（OWTS，Oscillating Wave Test System）是近年來發(fā)展起來的離線（停電）電纜局部放電檢測技術(shù)，通過分析與計算充電后流經(jīng)系統(tǒng)檢測回路的電纜放電電流的脈沖信號，實現(xiàn)電纜內(nèi)部局部放電量的檢測和位置確定，可用于帶絕緣屏蔽結(jié)構(gòu)的電纜本體和附件缺陷檢測。

由于OWTS的電源與交流電源的等效性較好，且作用時間短、操作方便、易于攜帶，可有效檢測XLPE電力電纜中的各種缺陷，試驗不會對電纜造成傷害[2]，因此得到了廣泛應(yīng)用。

電纜振蕩波局部放電測試系統(tǒng)主要由高壓單元、控制單元和測試軟件構(gòu)成，其測試電路原理如圖1所示。測試時首先由高壓直流電源對電容充電，然后閉合IGBT高壓開關(guān)，通過設(shè)備電感與被測電纜電容發(fā)生諧振，在被測電纜端產(chǎn)生阻尼振蕩電壓。

系統(tǒng)采用脈沖反射法進行局部放電定位，其原理如圖2所示。對于測試長度為l的電纜，假設(shè)在距測試端x處發(fā)生局部放電，脈沖沿電纜向2個相反方向傳播，其中1個脈沖（入射波）經(jīng)過時間t1到達測試端；另1個脈沖（反射波）向測試對端傳播，并在對端發(fā)生反射，之后再向測試端傳播，經(jīng)過時間t2到達測試端。根據(jù)2個脈沖到達測試端的時間差，可計算局部放電發(fā)生的位置[3]，即：

圖1 OWTS測試原理電路

圖2 脈沖反射法原理示意

式中：v為脈沖在電纜中的傳播速度。

2 現(xiàn)場測試步驟與測試實例分析

2.1 測試步驟

通過對多條10kV和35kV電纜的振蕩波局部放電測試，可將試驗步驟歸納如下：

（1）對電纜進行接地放電。

（2）試驗前進行絕緣電阻測量。

（3）使用脈沖反射儀 TDR測量電纜長度和接頭數(shù)量及位置。

（4）輸入電纜參數(shù)。

（5）校準(zhǔn)局部放電水平。

（6）對被試電纜三相分別進行局部放電測量，施加電壓范圍為0.5U0～1.4U0。

（7）試驗后再次進行絕緣電阻測量。

（8）對波形和數(shù)據(jù)進行分析。

（9）生成測試報告。

2.2 測試實例分析

利用OWTS裝置對杭州市某條10kV XLPE三芯電纜進行局部放電檢測和定位，被測電纜規(guī)格為 8.7/10kV（U0/U），試品型號為 YJV22-3×300，投運時間為2000年8月。

利用脈沖反射儀測出電纜長度為1022 m，接頭數(shù)1個，位于距離測試端477 m處。

分析測試數(shù)據(jù)時，發(fā)現(xiàn)該電纜在1.4U0時的放電量達到約425 pC，放電缺陷位于距測試端477 m處的C相中間接頭。測試結(jié)果見表1，測試波形如圖3和圖4所示。

解體后發(fā)現(xiàn)電纜C相中間接頭絕緣層上有2道明顯的劃痕，長度約為117 mm，是造成局部放電的主要原因。

表1 現(xiàn)場測試結(jié)果

圖3 測試電壓為1.4U0時的測試波形

圖4 被試三相電纜放電位置分布

更換電纜中間接頭后再次進行振蕩波局部放電測試，三相均未檢測到局部放電現(xiàn)象，測試波形如圖5和圖6所示。

圖5 測試電壓為1.4U0時的測試波形

圖6 更換后三相電纜放電位置分布

3 檢測注意事項

通過對10kV和35kV電纜的多次測試，積累了經(jīng)驗，并總結(jié)出一些測試中的注意事項。

（1）電纜測試選擇加壓側(cè)時，應(yīng)盡量避免附近有強干擾源的情況，如無線信號基站或軍用設(shè)施附近、高壓架空線/塔下方、大型風(fēng)機和電鉆等機械設(shè)備旁等，否則會因干擾太大無法測試。

（2）測試時被試電纜兩端應(yīng)與其他電氣設(shè)備及設(shè)備外殼保持足夠的安全距離，10kV電纜試驗時安全距離應(yīng)在0.3 m（含0.3 m）以上，35kV電纜試驗時的安全距離應(yīng)在0.5 m（含0.5 m）以上。若距離不足，可能會引起加壓相末端電暈放電，從而對測試結(jié)果造成影響。當(dāng)現(xiàn)場被試電纜終端對地距離不滿足上述要求時，應(yīng)考慮采取輔助絕緣隔離措施。

（3）當(dāng)采用電纜長度測量儀測試電纜長度和接頭數(shù)量時，如電纜一端出現(xiàn)測試波衰減太嚴(yán)重而無法準(zhǔn)確測出電纜長度，應(yīng)在另一端測試。

（4）測試時，被試電纜應(yīng)與其他一次設(shè)備（如電壓互感器、電流互感器、開關(guān)等）斷開連接，否則可能會影響測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，造成測試結(jié)果誤判。

（5）電纜長度對振蕩波測試及定位有重要的參考作用，測試前應(yīng)對被測電纜長度進行專項測試，確定電纜長度和中間接頭個數(shù)及位置。對信號衰減明顯的電纜進行檢測時，應(yīng)多方收集線路參數(shù)并對關(guān)鍵性參數(shù)（如電纜長度）進行必要的核實，在此之前不可輕易作出判斷。

4 結(jié)論

電纜振蕩波局部放電測試技術(shù)可以對電纜主絕緣內(nèi)部存在的局部放電量進行科學(xué)檢測和定位，是一種有效的電纜離線檢測技術(shù)，利用該項測試能有效掌握電纜設(shè)備的健康狀況，為電網(wǎng)電纜線路狀態(tài)評價提供堅實的數(shù)據(jù)支撐。

[1]朱啟林.最新電力電纜運行、檢修、設(shè)計、施工與工程圖集[M].北京：中國電力出版社，2009.

[2]楊連殿，朱俊棟，孫福，等.振蕩波電壓在XLPE電力電纜檢測中的應(yīng)用[J].高電壓技術(shù)，2006，32（3）∶27-30.

[3]段乃欣，趙中原，邱毓昌.XLPE電纜中局部放電脈沖傳播特性的實驗研究[J].高壓電器，2002，38（4）∶16-18.