振蕩波局放檢測在發(fā)現(xiàn)10kV 電纜缺陷中的應(yīng)用分析

陳文曲

國網(wǎng)廈門供電公司 福建廈門 361000

電纜振蕩波局部放電檢測和定位技術(shù)是目前國際上應(yīng)用廣泛的、能夠有效檢測和定位電力電纜局部放電位置且對電纜無損的一種檢測技術(shù)，可針對投運前電纜和運行時間較長的老舊電纜進(jìn)行檢測，可以促進(jìn)安裝工藝的提高和發(fā)現(xiàn)電纜運行過程中產(chǎn)生的缺陷，避免電纜因長期運行逐漸劣化引起突發(fā)性事故的發(fā)生。通過現(xiàn)場振蕩波試驗，能夠在不損害電纜本體絕緣的情況下檢查10kV 電纜的絕緣狀況及其內(nèi)部局部放電情況，發(fā)現(xiàn)缺陷并對其絕緣進(jìn)行準(zhǔn)確的評估[1]。

1 振蕩波局部放電檢測基本原理

振動波局部放電檢測的基本原理是利用電纜和電感線圈的等效電容的串聯(lián)諧振原理。這導(dǎo)致振蕩電壓在多個極性變化期間激發(fā)電纜缺陷處的局部放電信號。高頻耦合器對此進(jìn)行測量，因此信號可用于檢測。由于電纜在振蕩波電壓下發(fā)生局部放電，因此從缺陷到測量端，是基于在測量端測量的第一個脈沖與在另一端反射然后再返回到測量端的時間之間的時間差?？梢酝ㄟ^計算距離來識別缺陷。在振蕩過程中測試長度為L 的電纜。假設(shè)測試端子F 有部分放電，脈沖將沿電纜在兩個相反的方向傳播。在時間T1 之后，一個脈沖到達(dá)測試端子，另一脈沖到達(dá)測試端子。相對端傳播，反射發(fā)生在相對端，傳播到測試端，并在時間T2 之后到達(dá)測試端?？梢愿鶕?jù)到達(dá)測試端子的兩個脈沖之間的時間差來計算局部放電的位置[2]。

根據(jù)檢測產(chǎn)生的振蕩波形和局部放電脈沖圖，如果存在以下特征，則可以初步確定電纜存在局部放電現(xiàn)象：放電幅度和頻率隨電壓的升高而增大，直接和反射脈沖會成對顯示。放電相位譜顯示出180°特性，即一組對稱分布在振蕩電壓的第一象限和第三象限中的放電點。提取滿足上述特征的可疑信號組，并繪制每組信號電纜的局部放電位置統(tǒng)計數(shù)據(jù)，如果在統(tǒng)計圖表上濃度很高，則電纜在信號濃度位置可能會出現(xiàn)局部放電缺陷。

2 振蕩波局部放電檢測應(yīng)用實例

型號為YJV22-3x150mm2，長667m 的10kV 電纜。使用OWTS 系統(tǒng)進(jìn)行了局部放電測試，發(fā)現(xiàn)從A，B 和C 的三相測試結(jié)束算起，懷疑在180m 處存在局部放電，最大局部放電分別為240pC，300pC 和390pC，移除懷疑存在局部放電的電纜接頭，在實驗室中測量局部放電時進(jìn)行AC 耐壓測試，15kV 三相電纜局部放電條件為224pC，290pC，電纜故障和OWTS 系統(tǒng)，測試結(jié)論基本一致，經(jīng)過大修分析后，電纜附件的質(zhì)量存在問題，斷開電纜接頭的連接后，再次進(jìn)行局部放電測試，然后進(jìn)行A，B，C 在電纜的三相上均未發(fā)現(xiàn)明顯的局部放電，2007 年12 月，一條長度為1738 米的10kV 電纜，型號為YJV22-3x240mm2。三相A，B 和C 的最大局部放電為6622pC，7359pC，1651pC。根據(jù)解體分析報告，局部放電現(xiàn)象是由于電纜接頭的處理錯誤所致。膠帶纏繞在接頭的壓接管上，該接縫的壓接管電屏蔽應(yīng)力錐和壓接管的內(nèi)屏蔽層，應(yīng)力錐的內(nèi)屏蔽層形成浮動電位，導(dǎo)致局部放電。在斷開電纜接頭后再次進(jìn)行局部放電測試時，在三相A，B 和C 中未檢測到明顯的局部放電[3]。

3 振蕩波局部放電檢測發(fā)現(xiàn)10kV 電纜缺陷案例分析

3.110kV 電纜中間接頭擊穿缺陷

XX 開關(guān)站10kVAB 線910，2014 年1 月投運至今，采用管溝敷設(shè)方式，電纜線路型號：YJV22-8.7/10-3＊300，長度665m，終端類型為戶內(nèi)電纜終端頭，對端為T 型終端，本次振蕩波局部放電檢測測試端為戶內(nèi)電纜終端頭。

試驗過程中，由于電纜存在故障，導(dǎo)致ABC 三相無法進(jìn)行完整的加壓（0 至1.7U0）及數(shù)據(jù)采集，故其局部放電位置圖譜對放電擊穿位置無法進(jìn)行明顯的定位。使用設(shè)備自帶的TDR 校準(zhǔn)功能可以清晰看到終端回波，從TDR 曲線即可獲知電纜的長度約為665 米，并且在大約268 米、510 米位置有兩個較為明顯的中間接頭反射波形。根據(jù)施工方的現(xiàn)場核實確認(rèn)，與實際電纜狀況基本符合。

經(jīng)現(xiàn)場實地的檢測查找及解剖，距離測試端268m 的中間接頭發(fā)現(xiàn)明顯的擊穿現(xiàn)象，疑為電纜中間接頭制作工藝不良，電纜護(hù)套存在明顯的爬電痕跡。根據(jù)上述電纜解體情況，可推斷缺陷由以下原因引起：由于電纜外護(hù)套破損，導(dǎo)致電纜進(jìn)水，導(dǎo)致絕緣下降，形成水樹枝，在電磁場及周圍環(huán)境的影響作用下，水樹慢慢發(fā)展為電樹，形成瞬間電纜擊穿事故?，F(xiàn)場采用了制作電纜中間接頭的消缺方案。消缺送電后進(jìn)行復(fù)測，電纜本體未出現(xiàn)成簇狀的局部放電現(xiàn)象，本體狀況良好[4]。

為預(yù)防電纜中間接頭發(fā)生類似擊穿故障，應(yīng)加強電纜中間接頭施工質(zhì)量驗收把關(guān)。驗收時應(yīng)注意應(yīng)力錐是否做好、玻璃切削絕緣后打磨及半導(dǎo)電層端口平整等，并積極采用振蕩波檢測技術(shù)，對電纜進(jìn)行交接試驗。加強電纜T 型頭施工質(zhì)量驗收把關(guān)，驗收時應(yīng)注意T 型頭連接螺栓和絕緣堵頭緊固時是否采用固定力矩扳手，是否已擰緊到位；電纜是否采用抱箍固定，電纜接頭是否承受重力或扭力；T 型頭絕緣堵頭密封是否嚴(yán)密；T 型頭屏蔽線螺絲是否接牢；絕緣靴后封帽是否安裝到位等。積極推進(jìn)電纜停電檢測技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，根據(jù)放電等級和絕緣劣化程度進(jìn)行綜合評估，必要時安排停電消缺，提升設(shè)備健康水平。

3.2 中間接頭制作工藝不良缺陷

XX#4 開關(guān)站10kVCD 進(jìn)線90A 柜（柜前），2014 年6 月投運至今，采用管溝敷設(shè)方式，電纜線路型號：YJV22-8.7/10-3＊300，長度740m，終端類型為戶內(nèi)電纜終端頭，對端為T 型終端，本次振蕩波局部放電檢測測試端為戶內(nèi)電纜終端頭。

試驗過程中，該電纜ABC 三相在距離測試近端669 米中間接頭位置均出現(xiàn)成簇狀的局部放電信號，在排除背景干擾信號后，A 相（局放起始電壓1.7U0）最高放電量約為7107pC，B 相（局放起始電壓1.5U0）最高放電量約為4821pC，C 相（局放起始電壓1.3U0）最高放電量約為9547pC。根據(jù)中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《6KV-35KV 電纜振蕩波局部放電測量方法DL/T1576-2016》規(guī)定，對交聯(lián)聚乙烯電力電纜中間接頭局部放電量閥值為300pC，此次測試局部放電量已嚴(yán)重超標(biāo)，建議立即進(jìn)行中間接頭位置的修復(fù)。

使用設(shè)備自帶的TDR 校準(zhǔn)功能可以清晰看到終端回波，從TDR 曲線即可獲知電纜的長度約為740 米，并且在大約161 米、240 米、427 米、502 米、633 米及669 米位置有較為明顯的中間接頭反射波形。經(jīng)現(xiàn)場實地的檢測查找及解剖，發(fā)現(xiàn)距測試端669m 的中間接頭存在應(yīng)力錐沒做好、玻璃切削絕緣后沒打磨及半導(dǎo)電層端口不平整等制作工藝不良問題，導(dǎo)致局放的產(chǎn)生。

根據(jù)上述電纜中間接頭解體情況，可推斷缺陷由以下原因引起：由于電纜中間接頭存在應(yīng)力錐沒做好、玻璃切削絕緣后沒打磨及半導(dǎo)電層端口不平整問題，在對應(yīng)位置電磁場強不平衡，存在電勢差，從而產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象。電纜中間接頭制作工藝不良，現(xiàn)場采用了重新制作電纜中間接頭的消缺方案。消缺送電后進(jìn)行復(fù)測，電纜669 米處中間接頭位置未出現(xiàn)成簇狀的局部放電現(xiàn)象，本體狀況良好[5]。

4 結(jié)語

本文通過四個案例分析了振蕩波局放檢測在發(fā)現(xiàn)10kV 電纜缺陷中的應(yīng)用，可針對投運前電纜和運行時間較長的老舊電纜進(jìn)行檢測，可以促進(jìn)安裝工藝的提高和發(fā)現(xiàn)電纜運行過程中產(chǎn)生的缺陷，避免電纜因長期運行逐漸劣化引起突發(fā)性事故的發(fā)生。