10kV電纜局部放電振蕩波測試系統應用探討

譚炯照

（廣東電網有限責任公司江門新會供電局，江門 529100）

10kV電纜局部放電振蕩波測試系統應用探討

譚炯照

（廣東電網有限責任公司江門新會供電局，江門 529100）

本文通過對新會供電局110kV會城站10kV貿圭線電纜進行局部放電試驗的真實案例進行闡述，驗證該系統在電纜局部放電測試與定位上取得的良好實際應用效果。

10kV電纜 局部放電 振蕩波

隨著城市規劃日趨完善，傳統的架空電力線路正在逐漸被地埋電力電纜替代，而高壓電力電纜已成為城市電力網的主要構架，并得到廣泛應用。而電力電纜在長期運行中，會因受到絕緣劣化、安裝工藝缺陷等因素的作用，出現局部放電現象，由于這種放電只存在于絕緣的局部位置，因而不會立即形成貫穿性通道。它一般表現為絕緣內氣體的擊穿，小范圍內固體或液體介質的局放擊穿或金屬表面的邊緣及尖角部位場強集中引起局部擊穿放電等。這種放電的能量很小，因此，它的短時存在并不影響電氣設備的絕緣強度。但若絕緣介質在運行電壓下不斷出現局部放電，這些微弱的放電將產生累積效應，使絕緣的介電性能逐漸劣化，并使局部缺陷擴大，最后導致整個絕緣電纜本身及附件的擊穿。因此，準確測量XLPE絕緣電力電纜的局部放電是判斷電纜絕緣品質的一種直觀、有效的方法。本文通過對新會供電局110kV會城站10kV貿圭線電纜進行局部放電試驗的真實案例進行闡述，驗證了該系統在電纜局部放電測試與定位上取得的良好實際應用效果。

1 簡要概況

2013年4月5日，在對新會供電局110kV會城站10kV貿圭線電纜進行局部放電試驗時發現，C相電纜絕緣電阻偏低，且無法達到1.7U0諧振電壓。4月27日進行復測，C相電纜無法在1.5U0和1.7U0電壓下形成諧振。由于電纜存在上述缺陷，考慮到恢復供電的風險，對電纜進行交流耐壓試驗。電纜A、C相分別在12.6kV（1.45U0）和9.3kV（1.06U0）電壓下發生放電。

2 試驗方法

首先用高壓源對被測電纜進行充電，然后閉合開關加壓。在完成電荷量校準后，對運行過程中的電纜按照如表1所示的順序進行加壓，根據局部放電波形和放電量進行電纜絕緣缺陷判斷和定位。

表1 加壓次數及順序

3 試驗結果

3.1 絕緣電阻測量結果

電纜振蕩波局部放電試驗前后，需測量電纜芯對地的絕緣電阻，結果如表2所示。從表2可看出，A、B、C相電纜絕緣電阻均偏低，特別是C相電纜遠低于其他兩相。

表2 絕緣電阻測量

3.2 電纜長度及中間頭位置測量

采用脈沖反射儀測得，電纜總長度為3383m，中間頭位置分布于237m、701m、1236m處。

3.3 電纜振蕩波局放試驗測試結果

在電纜振蕩波測試前，需對測試回路進行電荷量校正。系統校正波形如圖1所示。由于電纜總長超過3000m，脈沖反射信號隨電纜衰減速度較快，系統無法檢測到反射波信號，這給電纜故障識別和定位帶來困擾。

圖1 電荷量校正波形

3.3.1 A相

A相電纜在1.7U0(U0為電纜額定電壓)時的局放圖譜如圖2所示，從圖2可看出，局放幅值達300pC，不同電壓下的放電相位滿足180°原則。

從圖3所示的局放定位圖可看出，A相電纜局放點沿電纜散亂分布，不存在明顯的局放集中點，因而未發現集中性缺陷。

圖2 1.7U0時的局放圖譜

圖3 局部放電定位圖

3.3.2 B相

B相電纜在1.7U0(U0為電纜額定電壓)時的局放圖譜如圖4所示，從圖4可看出，放電幅值高達2500pC，放電脈沖集中在第一個振蕩周波。

從圖5所示的局放定位圖可看出，B相電纜局放點沿電纜散亂分布，不存在明顯的局放集中點，因而未發現集中性缺陷。

圖4 1.7U0時的局放圖譜

圖5 局部放電定位圖

3.3.3 C相

按照表1所示的順序對C相電纜進行振蕩波局部放電試驗時，發現電纜在1.5（見圖6）和1.7倍額定電壓下不能振蕩電壓波。考慮到實測C相絕緣電阻較低（只有22MΩ，遠小于A、B相），C相電纜可能存在絕緣缺陷，隨后降低電壓在1.0，1.3，1.4倍額定電壓下進行振蕩波電壓復測。如圖7～9所示。由圖7可以看出，1.0U0時，尚未達到起始放電電壓，局放水平與背景噪聲相當。由圖8可以看出，1.3U0時，出現明顯的放電脈沖，但都集中在第1～2個振蕩電壓周波。由圖9可以看出，1.4U0時出現的放電脈沖更加明顯。

從如圖10所示的局放定位圖上看，局放點沿電纜散亂分布，沒有明顯的局放集中點，即未發現集中性缺陷。

圖6 1.5Uo電壓下無法形成振蕩電壓

圖7 1.0U0時的局放圖譜

圖8 1.3U0時的局放圖譜

圖9 1.4U0時的局放圖譜

圖10 局放定位圖

4 處理措施

4.1 交流耐壓試驗

由于C相電纜絕緣電阻偏低，在振蕩波局部放電試驗中無法形成衰減振蕩電壓。同時，考慮到電纜恢復供電的需要，對電纜進行交流耐壓試驗。采用串聯諧振的方法進行試驗，諧振頻率為30～200Hz。在對C相進行交流耐壓試驗的過程中，當電壓升至9.3kV（1.07U0）時，儀器跳閘，懷疑電纜芯對屏蔽層已發生放電。隨后對C相電纜進行絕緣電阻測量，電阻值已下降到4MΩ。此外，也對A相和B相電纜進行了耐壓試驗。其中，A相電纜在12.6kV（1.45U0）時發生跳閘，電纜絕緣電阻為零；考慮到A、C兩相均未達到1.6U0就發生放電，對B相電纜耐壓試驗降低到1.1U0（11.3kV）進行測試，耐壓時間5min，試驗后測得絕緣電阻為118MΩ，與試驗前差別不大。

4.2 故障定位

在交流耐壓試驗過程中，A、C相電纜發生放電后，采用GZD-400A電纜故障定位電橋進行初步定位，電纜故障點位于距離會城變電站717m。對故障點進行初步定位后，采用電纜路徑儀，沿電纜溝進行巡線，并確定電纜走向。然后，采用音頻定位（HDL-1B電纜故障定位儀）和跨步電壓定位（HDK-1跨步電壓指示儀）的方法沿線查找故障點，目前還在故障點查找中，故障點已初步鎖定在第一個電纜中間頭前后150m范圍內。

4.3 下一步工作計劃

在確定電纜故障點后，切除故障電纜，對剩余電纜重新進行耐壓試驗（或考慮到電纜運行年限較長，為進一步降低試驗風險，按照規程要求，采用系統額定電壓下運行24h代替耐壓試驗），排除其他故障點。確認剩余電纜段完好后，在故障電纜切除點安裝中間接頭，并重新送電。對切除的故障電纜段進行解體分析，查找電纜放電原因。

5 結語

對投運前的電纜和運行時間較長的老舊電纜進行檢測，可以促進安裝工藝的提高，避免電纜因長期運行逐漸劣化引起突發性事故的發生。通過該狀態監測手段，能有效提高電纜網的運行可靠性，同時能及時、準確地掌握電力電纜絕緣的健康水平，建立電纜線路的健康檔案，為后續的電纜網運行管理提供可靠依據。

[1]唐嘉婷，張皓，李上國，等.振蕩波局放檢測設備在10kV電纜局放測試中的應用[A]//全國第八次電力電纜運行經驗交流會論文集[C].2008.

[2]顧媛媛.電力電纜局部放電信號理論及處理研究[D].廣州：廣東工業大學，2007.

Application of Partial Discharge Oscillatory Wave Testing System for 10kV Cable

TAN Jiongzhao
(Guangdong Power Grid Co., Ltd. Ji angmen Xinhui Power Supply Bureau, Jiangmen 529100)

This article through to Xinhui P ower Supply Bureau of 110kV will City Station 10kV trade kyu Cable P artial Discharge Test of real cas e elaboration, to verify the obtain ed in Cable Partial Discharge Test and the localization of the system good effect in practical application.

10kV Cable,partial discharge,oscillatory wave