電纜振蕩波局放檢測在供水企業(yè)中的應用

左敦晨

摘 要：該文列舉了10 kV交聯(lián)聚乙烯電纜預防性檢測的方法，并對各項檢測方法進行了總結(jié)和分析，引出使用振蕩波局放檢測的必要性，詳細介紹了電力電纜振蕩波局放檢測的工作原理、檢測的方法和診斷的標準。該文根據(jù)10 kV交聯(lián)聚乙烯電纜振蕩波局放檢測在供水企業(yè)的應用案例與實際效果，分析了使用振蕩波局放檢測技術對水廠供電線路電纜檢測的必要性。

關鍵詞：10 kV；局部放電；振蕩波

中圖分類號：TM75 文獻標志碼：A

0 引言

隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，城市建設規(guī)模的不斷擴大，城市供水壓力也在逐步提升。水廠的安全穩(wěn)定運行，離不開供電安全。水廠如果出現(xiàn)進線電纜故障，導致停產(chǎn)，將影響到城市局部區(qū)域的居民用水和經(jīng)濟生產(chǎn)，后果非常嚴重。但電纜由于深埋地下，敷設在地下排管內(nèi)，一旦發(fā)生故障很難進行查找。因此，定期對水廠供電線路電纜進行預防性檢測，事先發(fā)現(xiàn)電纜的潛在缺陷，阻止缺陷的進一步發(fā)展，從而避免最終發(fā)展為突發(fā)性故障，顯得尤為重用。

1 10 kV交聯(lián)聚乙烯電纜檢測技術研究

城市水廠供電容量較大，供電企業(yè)一般會提供專線線路，電壓等級以10 kV為多，也有使用35 kV，電纜主要為交聯(lián)聚乙烯電纜。根據(jù)最新GB5010—2016《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》的要求，橡膠絕緣電纜應進行主絕緣及外護層絕緣電阻測量、主絕緣交流耐壓試驗、電力電纜局部放電測量。

1.1 絕緣檢測

絕緣電阻是反映電纜的絕緣性能的一個指標，絕緣電阻越大，電纜的安全性能越高。測量工具采用兆歐表，屬于非破壞性試驗，不會對電纜絕緣造成傷害（電壓低）。但檢測的結(jié)果僅代表當前絕緣結(jié)構(gòu)的總體絕緣水平，不能分辨出絕緣中個別位置存在的缺陷，僅通過該項試驗還不能證明電纜能夠滿足安全運行。

1.2 交流耐壓檢測

交流耐壓試驗是鑒定電力設備絕緣強度最有效和最直接的方法，是預防性檢測的一項重要內(nèi)容。交流耐壓檢測屬于破壞性試驗，由于試驗時對電纜絕緣施加高于其額定工作電壓的試驗電壓，所以對電纜本體或附件中存在的嚴重缺陷，在試驗時能夠?qū)⑵鋼舸瑥亩懦收想[患，避免給安全運行帶來不利的影響。這種試驗能夠有效發(fā)現(xiàn)危險的集中性缺陷，但耐壓試驗會使絕緣出現(xiàn)劣化，對于一些較為輕微的缺陷，耐壓試驗會使之惡化，這就會出現(xiàn)盡管在試驗時沒有發(fā)生電纜擊穿，但在試驗不久后的某天出現(xiàn)故障的現(xiàn)象。

1.3 電纜振蕩波局放檢測

局部放電是指高壓設備中的絕緣介質(zhì)在高電場強度作用下，發(fā)生在電極之間的未貫穿的放電。這種放電只存在于絕緣的局部位置，而不會立即形成貫穿性通道，因此稱為局部放電。交聯(lián)聚乙烯電纜中檢測出的局部放電的部位一般都在中間接頭和終端頭上。由于XLPE耐放電性較差，在局部放電的長期作用下，絕緣材料不斷老化最終導致絕緣擊穿，造成重大事故。相較于絕緣和耐壓檢測，電纜振蕩波局放檢測具有2個優(yōu)勢：

1.3.1 對電纜絕緣無損害

整個測試過程分級加壓，每次加壓后呈振蕩衰減，振蕩測試過程時間很短，約幾百毫秒，相對于交流耐壓施加2.5U0持續(xù)5 min來說，這種試驗對電纜絕緣的傷害微乎其微，可以忽略。

1.3.2 能準確定位缺陷點

測試過程中，根據(jù)2個脈沖到達測試端的時間差，可以計算局部放電發(fā)生位置，及時對故障點進行處理，排除電纜隱患。

2 10kV交聯(lián)聚乙烯電纜振蕩波局放檢測的方案

2.1 基本原理

振蕩波（又稱阻尼振蕩波）電壓法，主要是以被測試電力電纜的等值電容與電感線圈的串聯(lián)諧振原理為基礎的。恒流電源以線性連續(xù)升壓的方式對被測電纜充電蓄能，自動加壓到預設的電壓值，在整個升壓過程中，被測電纜絕緣無靜態(tài)直流電場存在；加壓完成以后，固態(tài)高壓開關在1 μs內(nèi)閉合，使被測電纜的等值電容和系統(tǒng)中的高壓電感周期性交換能量，并經(jīng)等效電阻逐漸損耗，在電纜上產(chǎn)生20 Hz～300 Hz幅值逐次衰減的振蕩交流電壓。在振蕩電壓的激勵下，如果電纜內(nèi)部有潛在的缺陷，就會激發(fā)局部放電，測控主機則通過采集、存儲和分析分壓器/耦合器所采集的振蕩波信號和局放信號，來進行后續(xù)的絕緣狀況分析。

2.2 檢測方法

為達到預防性檢測效果，10 kV交聯(lián)聚乙烯電纜振蕩波局放檢測一般與絕緣檢測、交流耐壓檢測配合進行。檢測首先對電纜主絕緣電阻進行測試，絕緣無異常才可以進行下一步試驗。采用多功能脈沖反射儀對電纜全長及其中間接頭位置進行測試，以測量電纜長度及接頭位置和對電纜短路和斷路故障進行預定位。然后進行電纜串諧交流耐壓試驗，絕緣電阻在耐壓試驗前后應無明顯變化。最后進行電纜振蕩波局放檢測，及時發(fā)現(xiàn)和定位潛伏性局部放電缺陷。

2.3 診斷標準

絕緣電阻參數(shù)作為輔助參考，針對10 kV交聯(lián)聚乙烯電纜三相電纜中最小的絕緣電阻值應大于50 M?，且最高和最低絕緣相差不大于5倍。電纜串諧交流耐壓試驗，應在2 U0下5 min耐壓通過。根據(jù)DL/T 1576—2016《6 kV～35 kV電纜振蕩波局部放電測試方法》標準要求，新投運及投運1年以內(nèi)的電纜線路：最高試驗電壓2 U0，接頭局部放電超過300 pC、本體超過100 pC應及時進行更換；終端頭超過3 000 pC時，應及時進行更換。已投運1年以上的電纜線路：最高試驗電壓1.7 U0，接頭局部放電超過500 pC、本體超過100 pC應及時進行更換；終端頭超過5 000 pC時，應及時進行更換。

3 水廠應用案例

2018年，合肥供水集團有限公司首次開展電纜振蕩波局放檢測，對制水廠、水源廠共7條供電線路進行預防性檢測，共發(fā)現(xiàn)并處理局放超標電纜中間接頭共4處，當年高峰供水期間，未發(fā)生電纜突發(fā)故障情況，大大提升了供電的可靠性。下面以董鋪水源廠五里墩05#線路為例，該線路全長實測2 810 m，電纜型號為YJV22-8.7/10kV-3×300 mm?。首先對電纜進行絕緣檢測，絕緣正常。

利用多功能脈沖反射儀測電纜全長為2 810 m，波速170 m/us，中間有10組阻抗變化點，分別在82 m、296 m、489 m、950 m、1 185 m、1 425 m、1 619 m、1 870 m、2 138 m和2 444 m。經(jīng)查看82 m處為電纜折彎，其他9處阻抗變化點與水廠提供的電纜中間接頭信息對應。對電纜進行串諧交流耐壓試驗，耐壓通過。

隨后進行局部放電校準，由于測量數(shù)據(jù)結(jié)果的準確性與校準的準確性有很大關系，因此標準放電脈沖校準尤為重要，校正波速168 m/μs。

分別對A、B、C三相進行0.5 U0、0.7 U0、0.9 U0、1.0 U0（三次）、1.2 U0（三次）、1.3 U0（三次）、1.5 U0（三次）、1.7 U0（四次）、1.0 U0（一次）的8個電壓等級逐級加壓測試，加壓過程中觀察電纜局部放電圖譜。

通過檢測，電纜在1 425 m處的接頭有局放現(xiàn)象，局放量集中在867 pC。根據(jù)位置信息，確認存在局放超標的電纜中間接頭，重新制作電纜接頭后再次檢測，1 425 m處的局放現(xiàn)象消失，電纜中間接頭隱患被排除。在整個升壓過程中，介損值超過0.1 %達到0.3 %，說明電纜有老化現(xiàn)象，應定期檢測，關注變化趨勢。

4 結(jié)語

電纜振蕩波局部放電檢測，能夠有效檢測和定位10 kV交聯(lián)聚乙烯電纜局部放電的位置且檢測本身不對電纜造成傷害，定期檢測水廠進線電纜可以掌握其運行情況，有效預防電纜突發(fā)故障的發(fā)生，值得推廣應用。

參考文獻

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