配電網中壓電纜振蕩波局部放電檢測技術研究

王江波

摘 要：檢測局部放電是提高電纜檢修效率的重要方法，振蕩波局部放電檢測技術是一種新興電纜檢修技術，它能夠精確找出電纜中的故障點。在振蕩波局部放電檢測系統(tǒng)中要解決局部放電檢測中的干擾和放電缺陷類型的識別。本文將深入研究配電網中壓電纜振蕩波局部放電檢測技術，進一步完善振蕩波局部放電測試系統(tǒng)。

關鍵詞：電纜；局部放電；振蕩波

中圖分類號：TM407 文獻標識碼：A

隨著我國經濟的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，城市電網得到了長足的發(fā)展，電纜作為城市電網重要的組成其發(fā)展迅速。眾所周知電纜被深埋于地下，一旦電纜發(fā)生故障很難排除，這將影響人們的正常用電需求，因此提高電纜故障定位技術對保證供電需求十分重要。振蕩波局部放電檢測技術就是一種能夠精準定位電纜故障的新興技術，它能夠有效提高電纜的檢修效率。

1.振蕩波局部放電檢測技術的原理

電力電纜通常被埋于地下且其電容量通常都比較大，在現(xiàn)場進行工頻電壓下的局部放電檢測十分困難。過去對充油電纜的檢測采用的方法是直流實驗，這種方法從很大程度上降低了對電源的要求。但是針對絕緣電阻很高并且在直流電和交流電下的電壓分布區(qū)別比較大的電力電纜如XLPE而言，如果采用直流實驗檢測的話，在對XLPE電纜進行直流耐壓實驗后，會在電纜里特別是有缺陷的地方會存留大量的空間電荷，這些電荷的存在會使電纜在投運后發(fā)生擊穿事故。如果采用超低頻電源來檢測這類電纜的話，實驗花費的時間相對較長，而且這種方法對電纜的絕緣能力損耗比較大，很有可能導致電纜出現(xiàn)新的缺陷。

在進行局部放電檢測時可以適當?shù)厥┘?～28kV的直流電壓，將開關閉合后，被測的電纜與電磁感應器之間會發(fā)生阻尼振蕩。這種裝置能夠檢測電力電纜的電容的有效范圍是從0.05～2微法。

2.振蕩波測試系統(tǒng)的定位技術

針對電力電纜局部放電的定位問題，初期的局部放電檢測的方法是掃描電力電纜，而現(xiàn)在通常采用的電力電纜局部放電檢測方法則是由70年代發(fā)展起來的方法，它的工作原理是利用局部放電脈沖在電力電纜中具有傳播的性能，運用10MHz以上的高頻掃描示波器對電力電纜進行定位測量，這種方法也被稱之為行波法。

電力電纜局部放電檢測和定位裝置正是應用OWTS振蕩波原理來定位放電部位。

3.電纜振蕩波局部放電檢測技術存在的問題

在使用檢測系統(tǒng)對電力電纜進行局部放電檢測時，經常有系統(tǒng)不能正常運行的情況發(fā)生，本文將針對校準過程和加壓測試過程中存在的技術問題進行分析。

3.1 校準過程中存在的問題分析

校準是電力電纜局部放電檢測過程中的關鍵環(huán)節(jié)，因此對電力電纜的校準必須正確，如果校準結果不準確會造成測試結果在定位上出現(xiàn)偏差。在校準過程中校準波形的開始脈沖波峰應設置在80%左右的地方，在末端會有反射脈沖的出現(xiàn)且相當明顯，而且由兩個脈沖波峰決定的傳播速度必須在正確的范圍之內，也就是說在交聯(lián)電纜中脈沖的傳播速度為170m每微秒，如果是紙絕緣電纜的話則其傳播速度應為160m每微秒左右。而導致異常情況發(fā)生的原因有以下幾種情形：（1）因為校準儀出現(xiàn)故障或者電量不足、頻率不準確或者連接處發(fā)生脫落的現(xiàn)象都可能造成脈沖波波形發(fā)生畸變情形。（2）在對校準儀進行低量程校準的時候受到了背景燈干擾因素的影響。（3）在進行校準操作時沒有打開校準儀或者現(xiàn)場的干擾比較大。（4）在進行校準操作時脈沖波峰并沒有正好處于80%紅線處。（5）電力電纜的長度輸入錯誤，這將造成波速不準確；如果輸入的電纜長度值恰好是電力電纜長度的兩部的話，校準時的波速是正常的，但是波形會在1/2處出現(xiàn)集中的現(xiàn)象。（6）校準波形的原始脈沖信號的波形的極性不正確，這時可能是校準儀紅黑線接反造成的。

3.2 加壓測試過程存在的問題

加壓測試過程采用的是在測試時進行逐級逐相加壓的辦法，采用這樣的方式出現(xiàn)異常情況的原因有：（1）在逐級加壓時未注意到量程的最大值從而導致超出量程的情況發(fā)生，超出的部分系統(tǒng)并不會對其進行自動選取，這可能造成部分信息的丟失。（2）如果加壓時出現(xiàn)異常的與始端局放信號類似的信號時，那么在進行測試時應將其盡量排除掉，否則會直接影響結果的精確程度，造成精度丟失的原因可能是線端與線頭之間的距離不夠；電纜或地線連接不良等。

4.振蕩波局部放電測試系統(tǒng)的抗干擾設計

4.1 電磁干擾的來源及傳播途徑

造成電磁干擾的本質原因是導體中的電流或者電壓突然發(fā)生變化，造成其發(fā)生變化的原因可能是系統(tǒng)內部干擾，也有可能是系統(tǒng)外部干擾。根據(jù)造成電磁干擾的原因可將其劃分為自然干擾和人工干擾兩種情形。自然干擾的干擾源可能是靜電、雷電和自然輻射，人為干擾源可能是傳輸電線中的雜波、接觸器自身雜波和人工作業(yè)時產生的雜波等。電磁干擾的途徑通常有兩種形式：傳導耦合方式和輻射耦合方式。

（1）直接耦合方式。將干擾信號經過電線對電路造成干擾。這些導線可以是連接設備的導線，也可以是供電源與負載之間的電線。這些導線在將有效信號傳輸出去的同時也將干擾信號傳輸了出去。

（2）漏電耦合方式。該方式是一種電阻性的耦合方式。當元件或導線的電阻降低時，因為這種情況的出現(xiàn)為電信號傳輸?shù)竭壿嬙ζ湓斐筛蓴_提供了條件。漏電耦合方式與直接耦合方式在干擾能量的傳輸形式上大致相同，但不同點是直接耦合方式直接通過導線進行能量的傳輸，而漏電耦合方式則是通過漏電阻來傳遞能量，它并不能夠對信號進行傳輸，因此漏電耦合方式要比直接耦合方式的危害更加隱蔽，更加不易于發(fā)現(xiàn)。

（3）公共阻抗耦合方式。只有噪聲源和信號源才具備這種耦合方式，這種耦合方式通常發(fā)生在兩個不同的電路的電流流經同一個電阻時，一個電路的電壓直接影響另一個電路的電壓，常見的形式有公共地和電源阻抗兩種。

4.2 干擾信號的抑制方法

電磁干擾的抑制方法主要是根據(jù)電磁干擾三要素的角度進行考慮，在進行裝置設計時避免電磁干擾條件的形成。可以從電磁干擾源的角度出發(fā)，在設計時就要對其進行消除或盡可能地抑制噪聲干擾源，也可以從傳播的途徑角度出發(fā)，想辦法切斷干擾源的傳播路徑，這樣就阻止了干擾源擴散到其他電纜或元件，與此同時提高設備的抗干擾能力也是十分必要的。抑制干擾信號的方法通常有屏蔽、濾波和接地這3種辦法。因為振蕩波檢測裝置綜合了強電系統(tǒng)和弱電系統(tǒng)，該裝置的內部電磁環(huán)境十分復雜，如果不能夠很好地將電磁干擾問題解決的話會導致弱點系統(tǒng)暴露在強電的干擾環(huán)境中，造成采集系統(tǒng)、閉合開關和高壓直流源的錯誤操作。為了使設備能夠正常工作，在進行振蕩波電磁裝置設計與安裝時就應該處理好各個元件間的電磁干擾設計。

結論

本文主要探討了電纜振蕩波局部放電檢測技術的工作原理及其應用現(xiàn)狀，并分析了振蕩波局部放電系統(tǒng)尚存在的一些不足之處，即強電系統(tǒng)干擾弱電系統(tǒng)問題和局部放電信號缺少類型識別的問題。針對上述問題本文對振蕩波局部放電檢測系統(tǒng)中干擾的來源及性質進行了探討，并提出了相應的屏蔽濾波結構，達到提高局部放電檢測靈敏度的目的。

參考文獻

[1]王有元，王亞軍，熊俊，等.振蕩波電壓下10kV交聯(lián)聚乙烯電纜中間接頭的局部放電特性[J].高電壓技術，2015，41（4）：1068-1074.