振荡波局放技术在配网 10kV电力电缆缺陷检测中的应用

振荡波局放技术在配网 10kV电力电缆缺陷检测中的应用

杨壮强

东莞供电局东南区供电局 广东省东莞市 523710

摘要：配电网的中压电力电缆具有安装简单、生产工艺简单、绝缘性能好等特点，被广泛的应用在各大城市的中压电力系统中。然而受一些因素的影响，如生产、运输、安装等，中压电力电缆经常会出现缺陷，常见的就是半导体向绝缘层突出，产生局部放电，影响着电力系统的使用。振荡波局放技术，其性能好，又便于携带，操作方式又比较简单，即可以检测其缺陷，而且检测结果也比较准确。因此本文就对其在配网10kV电力电缆缺陷检测中的应用进行分析，以此来为振荡波局放技术的应用提供参考。

关键词：振荡波局放技术；测试原理；检测效果

如果中压的电网系统长期处于局放放电的情况下，会导致绝缘物质不断的老化，从而发生绝缘击穿现象，造成重大的电网系统故障事故、因此需要对其局部放电缺陷进行检测，掌握其电缆内部的绝缘情况，维护电网系统的正常运行。振荡波局放技术，是近几年频繁应用的检测缺陷的技术，其测试比较简单、测试效果也比较准确，而且其可以应用到各种情况的电缆检测中。因此本文对于其在10kV电力电缆缺陷检测中的应用具有非常现实的指导意义。

一、10kV电缆故障原理

据统计，电缆故障大多是由于电缆本体或电缆中间头等电缆附件绝缘缺陷所引起。引起绝缘缺陷的主要因素为：机械应力、电应力以及化学腐蚀。在这些因素影响下，电缆绝缘产生了不可逆的绝缘损伤，导致绝缘性能不断的下降，当下降到低于承受电压的临界点时，电缆绝缘将击穿。

机械应力因素，当电缆在敷设过程中由于扭曲超过电缆自身承受极限，内部极易产生变形，可能导致绝缘层损坏。绝缘层受损位置产生局部放电，从而逐步损坏绝缘。

电应力因素：由于电缆制作过程中，尤其是电缆中间头的制作过程中，易造成绝缘层刮痕、密封时内部气隙等现象，会破坏电缆周围电场的均衡，从而产生电晕侵蚀绝缘，损坏绝缘，最常见的就是电树枝局部放电损伤。而电缆中间头制作过程中，掉落在绝缘层上的杂质微粒也会引起场强不均，在场强集中处形成局部放电，并逐步呈不规则的树状延伸爬电，而局部放电沿途留下的放电通道由进一步加剧场强不均，使绝缘加速损坏。

内部潮湿：电缆中间头制作过程中，由于天气湿度过大、或者未封防水层或封装不严实，就会导致电缆中间头内部潮湿引起局部放电，最终导致绝缘层击穿。

化学腐蚀：电缆中间头在电缆井制作过程中，由于环境恶劣，施工人员工器具不良操作，以及工器具随地摆放导致工器具将油或化学液体带入电缆内部，就会引起绝缘层腐蚀、膨化、劣化等损伤，产生化学放电，导致绝缘损伤。

受潮的电缆铠装层 放电击穿的电缆

振荡波检测技术的应用

（一）振荡波检测技术的检测原理

电缆在运行状态下，周围会形成电场，实际运行的电缆各部位的场强往往是不均匀的，但是正常情况下的不均匀并不会影响电缆的正常工作。当场强严重不均，达到电解质的击穿场强时，场强集中点就会出现放电，其所产生的放电脉冲电流将在电缆回路内部传播。振荡波检测技术，简称OWTS，其主要是通过振荡波传输过程中，部门电缆内发生局放现象，来检测电缆的绝缘状况是否良好。

其测试的主要原理，详见图1，首先要在被检测的电缆端设置直流电压，并将电压设置成预设值，然后在将高压开关IGBT关闭，此时被检测的电缆的电容会跟设备电感发生谐振现象，从而产生阻尼振荡电压。阻尼振荡电压跟正在运行的电缆是等效的，从而构成了阻尼振荡回路，在通过配置固定电感，让电压的振荡频率跟工频相似，从而完成检测。

在应用振荡波局放技术过程中，刚开始时，作用时间比较短，局部放电的起始电压会大于交流电压时，此时振荡的频率不会对检测结果产生影响，局部的放电量依然大于交流电的放电量。

图 1 振荡波检测技术测试原理

确定局放位置

振荡波检测技术通过脉冲反射法来确定局部放电的位置，详见图2。

图 2 脉冲反射法定位电缆局部放电位置的示意图

假如检测1个电缆，电缆的长度为I，假如被监测局部放电的位置为X，放电量为Q，检测时，脉冲会沿着电缆的两个相反方向传播，一个脉冲经过一段时间到达被检测端，另一个脉冲会向被检测的另一端传播，传播经过反射，在经过一段时间，脉冲也会到达被检测端。两个脉冲到达被检测端的时间设置为t₁和t₂，两个时间差为△t，脉冲的传播波速为v，根据如下公式计算局部放电的位置：

在10kV电力电缆缺陷检测的具体应用

某10kV的电缆线路，被检测的长度为764m，电缆的运行时间为15年，对其进行缺陷检测。该线路的加压步骤，首先进行脉冲校准，然后在背景噪声测试，将电缆的额定相电压设置为U。，分别为0.5*U。，0.7*U。，0.9*U。，1.0*U。，1.0*U。，1.2*U。，1.3*U。，1.4*U。，1.4*U。，由此可以看出，经过检测，在1.0*U。的电压下，被检测的电压出现了放电信号，信号超过了500pC，详见图3。然后在定位局部放电的位置，发现电缆的终端存在这较强的放电信号，由此可以确定，被检测的电缆终端内部存在着缺陷，即存在着放电现象，详见图4。经过工作人员对其进行解体检查，发现其终端的绝缘表面存在着明显的划痕，导致出现放电现象，在经过修复，进行复测，直到放电信号消失。

图 3 电缆内发现明显缺陷

图 4 电缆终端发现明显缺陷

三、电缆振荡波预防性试验的思路

电缆振荡波试验作为一种预防性试验，主要目的是主动发现电缆缺陷并进行控制，因此其意义体现在“发现”，其价值实现于“消缺”。

开展振动波试验的流程，见图5：

图 5 振荡波试验流程图

试验结果主要分为三种：击穿、未击穿存在超过标准①的局放点、未击穿存在轻微局放点。标准①详见注释：

当试验直接击穿电缆时，通过判断未击穿前测得的局放点分布图，定位局放位置，组织故障点修复。处理中间头故障应坚持“应修必修，修必修好”的原则，局放点绝大部分出现在电缆中间头，当电缆上存在多个电缆中间头时，应在修复后重新进行振荡波试验，因为同一电缆上的电缆中间头由于制作工艺、运行条件、运行时间等基本相似，所以设备健康情况也基本上相似，而且在经过振荡波试验的冲击后，薄弱点会按严重程度依次暴露，逐个修复，直至电缆试验合格为止，对于电缆的维护是十分有利的，也是最高效的电缆局放隐患消除方法。

局放分布图出现集中局放点时，若局放量超过试验标准，当立即采取措施，切除缺陷部位，重新驳接中间头，实现隐患消除。

结束语

综上所述，进过对振荡波局放技术的测试原理、测试步骤的研究，了解到，该检测技术安装、操作非常简单，并且可以有效的检测出10kV电力电缆的缺陷，从而方便工作人员来正确、迅速的做出处理，维护电网系统的安全性。并且通过对一个运行时间15年的电缆的检测试验，了解到，其对于运行时间较长的电缆检测结果也比较准确，可以帮助工作人员有效的避免因为电缆运行时间太长，设备老化、破损引发的电力缺陷重大事故。

注释：①标准：

1）1.0U0及以下出现局部放电现象且幅值超过300pC；

2）1.3 U0及以下出现局部放电现象且幅值超过500pC；

3）1.7 U0 电压下局部放电幅值超过1000pC。

取自《东莞供电局10kV电力电缆振荡波局放检测作业指导书》

参考文献

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