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1 電纜局部放電原因及危害

電力電纜發生局部放電的微觀表現是內部區域有“非貫穿性”放電。電纜絕緣會隨局部放電的發展逐漸降低，并在“非貫穿性”放電發展為“貫穿性”后發生擊穿，其破壞機理表現為:局部放電電離產生的電子、離子可沖擊電纜的絕緣高分子材料（一般為交聯聚乙烯）化學鍵，發生裂化；當局部放電嚴重時伴隨溫升效應，如達到絕緣材料熱裂臨界點將導致絕緣性能降低；電纜受潮時，局部放電與水分共同作用下將加速電纜的老化，進而產生水樹，逐漸積累將發展成電樹枝。為掌握電纜局部放電情況，及時發現和抑制局部放電發展程度，引入OWTS 局部放電測試系統[1]。

2 OWTS 基本原理

振蕩波局部放電測試系統的工作原理是系統內置電感與被測試電纜等效電容發生串聯諧振產生振蕩波，在振蕩電壓下被測試電纜有絕緣缺陷的位置會發生局部放電，通過對局部放電量檢測即實現對絕緣缺陷的檢測。其具體的工作過程為：首先，在加壓信號發出后，高壓直流電源對被測試電纜充電，直至電纜兩端電壓逐步達到預設值。開關管在控制信號作用下關閉，停止對電纜充電。此時因為被測試電纜可等效為電容，系統內置電感與被測試電纜串聯諧振，電纜兩端產生振蕩電壓，有絕緣缺陷的位置在此電壓下局部放電。局放耦合單元可檢測出局部放電信號，然后將此信號送入數據采集與分析系統分析處理，幫助試驗人員判斷被測試電纜是否存在電纜缺陷。

3 振蕩波局部放電檢測現場應用

3.1 試驗前準備

在進行振蕩波局部放電試驗之前，首先需確定電纜及附件參數和進行現場勘查。確定電纜長度、接頭數量和位置、每公里電容量、終端類型等參數。試驗前若已知準確的電纜長度，則可計算精確的電纜波速，否則只能通過經驗波速求取電纜全長。波速度只與電纜的絕緣介質有關，而與電纜芯線的線徑、芯線的材料以及絕緣厚度等都沒有關系，對于交聯聚乙烯電纜，其經驗波速為172m/μs。電纜局部放電缺陷基本集中在接頭上，因此了解接頭數量和位置，可以輔助局部放電信號定位。利用每公里電容量計算電纜電容量，從而確定所需電抗個數以及振蕩頻率，試驗要求振蕩頻率在20-500Hz 之間。另外，若終端為GIS 且作為測試端時，試驗前要拆除電壓互感器、避雷器并安裝試驗套管，若為非測試端，則需拆除GIS 電纜筒內導體。現場勘查內容包括電纜敷設方式（隧道、直埋、管道等）、是否Y 接、測試位置情況（空間大小、高度等）、加壓地點等。試驗前確定電纜敷設方式，特別是對于長電纜來說，局部放電信號經過長電纜衰減較大，需要輔助分布式局部放電測試方法，不同敷設方法對應的輔助局部放電測量方法有差異，Y 接則給局部放電定位帶來麻煩。測試端場地大小和高度試驗前同樣需要確認，以便確定現場儀器擺放方法和高壓導線飛線長度，飛線太長會影響局部放電測量靈敏度[2]。

3.2 試驗方法及要點

（1）進行狀態確認，判斷電纜線路是否具備試驗條件。

（2）測量電纜三相絕緣電阻，使用絕緣電阻表5000V 檔搖絕緣，阻值低于30MΩ 時不宜開展振蕩波局部放電檢測。待三相試驗結束后需再次測量絕緣電阻，并與試驗前數值比較，確認阻值有無明顯變化。

（3）對照事先了解的電纜參數信息，使用低壓時域反射儀（TD R）確認電纜的長度和接頭位置。

（4）進行振蕩波局部放電試驗接線入射波和反射波；二是通過標準電荷量注入獲取放電點實際放電量。局部放電校準的準確性直接影響測量數據準確性，加壓試驗前必須使用標準脈沖發生器在20pC-20nC 范圍內逐檔校準。

（5）進行局部放電校準。局部放電校準在本次試驗中至關重要，其主要有兩個作用:一是通過實際放電脈沖波形與校準波形對比，便于準確抓取入射波和反射波；二是通過標準電荷量注入獲取放電點實際放電量。局部放電校準的準確性直接影響測量數據準確性，加壓試驗前必須使用標準脈沖發生器在20pC-20nC 范圍內逐檔校準。

（6）進行加壓測試，嚴格按照標準或廠家規定選取不同的測試電壓及其加壓次數。一相試驗完成后，先關閉高壓單元和電源開關，放電并確認無電后，掛接地線，再更換接線，重復試驗，分別對另外兩相電纜進行加壓測試。

（7）分析局部放電脈沖波形。

3.3 局部放電脈沖分析原則

局部放電與干擾的判別原則有兩個要點:一是局部放電的放電量與放電頻次隨著測試電壓的升高而升高；二是局部放電有典型的相位分布特效，定位圖譜上有較為明顯的集中性。通過與校準波形進行分析對比，準確抓取到入射波和反射波后，分析軟件自動在放電源定位圖譜中生成相應的點，橫坐標為到測試端的距離，縱坐標為放電幅值，當同一橫坐標標記的放電點較為密集時，一般可認為此位置存在局部放電缺陷。

4 振蕩波局部放電測試系統的防暈處理

根據電暈放電原理，改進電極形狀可有效改善電暈。防暈試驗夾的實際運用，能夠通過增大電極的曲率半徑抑制試驗夾引起的電暈放電。本文對防暈試驗夾本體設計，為增大曲率半徑，試驗夾形狀采用圓狀。試驗夾與被測電纜終端頭采用螺栓聯結的方式，試驗夾本體左半部帶有螺孔，試驗夾本體右半部帶有螺柱。試驗夾與系統高壓輸出線采用可拆卸的插拔式連接方式。使用防暈試驗夾后，測試端電纜終端接頭不再出現集中性局放現象，局部放電量低于規程規定的危險局放臨界值，這也就表明，防暈試驗夾在高壓下不會引起電暈放電，能夠有效避免原有試驗夾在測試時帶來的干擾，使試驗人員可以獲得準確的測試結果，提高了振蕩波局部放電測試的準確率[3-4]。

5 結語

OWTS 檢測可對電纜局部放電進行科學測量、定位，是檢測電力電纜各種缺陷比較理想的方法，既能有效掌握電纜設備的健康狀況，又能為故障查找提供必要手段。