10KV电缆振荡波试验技术分析

10KV电缆振荡波试验技术分析

周鹏

云南电网有限责任公司昆明呈贡供电局 邮编650500

摘要：电缆局部放电是指电缆绝缘介质在高电场强度作用下，发生在电极之间的未贯穿放电，只存在于绝缘的局部位置，故称之为局部发电，局部放电能量较少，在短时间内不会影响其绝缘强度，但是日积月累下会导致绝缘击穿，最终使其发生故障，因此应及时进行局部放电试验，以排除隐患。振荡波局放试验是一种较为先进的试验方式，故本文基于振荡波的10KV电缆局部放电试验研究，以加强其在实践中的应用。

关键词：10kV电缆；局部放电；振荡波

一、振荡波电压法的工作原理与构成部件

1.振荡波的试验原理

振荡波的试验原理是利用电感线圈与电缆的等值电容两者之间的串联谐振，使电缆缺陷处在振荡电压的多次极性转换的过程中，进而使局部激发出放电信号，并通过使用高频耦合器对该信号进行测量，以达到试验检测的目的。振荡波检测局部放电的试验方法回路主要可以分为以下两个方面：一个方面是直流电源回路，另一个方面是电感和电缆电容的充电和放电的过程，即振荡过程；我们可以通过快速切换开关来实现这两个部分的相互转换。在使用振荡波检测局部试验的10kV电缆过程中，应当根据具体的实际状况，施加直流预电压，且在28kV以下。当半导体开关闭合后，被测试的电感和电缆之间会出现阻尼振荡。当电缆电容范围在0.05至2微法之间可以被振荡波检测局部放电装置检测到。但是，假如被测试的电缆长度达不到，为了使振荡频率控制在所需范围内，这时，需要再并联上一个电容。

2.局部放电定位原理

振荡的过程中，电缆经过脉冲反射法可以对局部放电的信号进行定位，它的详细原理是：如果电缆长度被测试的为L，当局部放电发生在距测试端x处的位置时，这时脉冲的传播就会沿着电缆往两个相反方向：一个脉冲到达测试端的时间为t1；而另一个脉冲到达测试的另一端，且会产生反射在电缆测试的另一端，然后，经过t2再次传播到达测试端。然后我们可以经过到达测试端两个脉冲到达的时间以及两者之间的距离，就可以进行计算局部放电的位置并加确认。在查找10kV电缆电力出现的各种问题时，操作人员通常会选用脉冲反射法，因为这种方法不仅比较容易掌握，而且脉冲反射法非常方便，操作比较简单，深受工作人员喜爱，很有必要进行大力推广。精确搜索入射波与反射波的时间距离，可以使局部放电位置的定位的精确性得到很大提高，一般情况下，入射波的幅度会大于反射波的幅度，但是更加宽阔覆盖面广的是反射波脉冲，而上升比较陡峭的是入射波脉冲。

二、10kV电缆振荡波电缆局放测试技术

局部放电是指高压设备中的绝缘介质在高电场强度作用下，发生在电极之间的未贯穿的放电。这种放电只存在于绝缘的局部位置，不会立即形成贯穿性放电通道，因此称为局部放电，简称局放。振荡波是指频率在20-500Hz范围内，波幅按指数衰减的交流电压波。电缆振荡波测试仪通过对电缆施加振荡波电压，激发电缆缺陷部位产生局部放电，通过采集单元定位电缆缺陷部位。与传统的电缆交流耐压试验相比，电缆振荡波试验且每次加压作用时间极短，不会对电缆造成伤害，并且能够准确定位出电缆绝缘的缺陷点，便于对电缆进行检修维护。

三、10kV电缆局放测试及处置过程

绝缘电阻测量：电缆局放试验前使用2500V兆欧表对电缆三相绝缘测量结果为：A相：225兆欧；B相：140兆欧；C相：460兆欧。电缆三相绝缘偏低，初步判断电缆处于亚健康状态。

电缆长度及电缆中间头位置测量：使用震荡波局放仪配套的测距仪，测得电缆全场1600米，测得3处明显的中间头位置为距测量点395米、775米以及1150米。

局部放电量校准：使用仪器配套的校准仪对电缆施加模拟放电量进行校准，模拟量值为1000pC以下时反射波形已经失真，说明该次试验只能对高于1000pC的局部放电进行采集定位。

根据测试系统自动分析，B相电缆在1倍Uo电压以上有集中局放，最大局放量高达28000pC，在局放点定位图上有集中的“点集合”，且从信号波形中可明显地分辨出一对“入射波”与“反射波”，因此判断局放点在距离变电站775米处，该处恰好是测距仪测得的电缆中间头位置。

    电缆中间头解剖：对距离测试地点775米处的电缆中间头进行解剖，发现该处电缆头已严重进水，电缆中间头主绝缘有明显的放电痕迹。成功通过电缆振荡波试验发现一起电缆中间头缺陷，并准确定位。

四、影响10kV电缆振荡波局放测试的主要原因及对策

（1）背景噪声的干扰。在进行在测试仪加压为0V的情况下进行测试，如果测得局放量较大，证明现场的干扰较为严重。此种情况下需要分辨出有效的电缆局放出来较为困难。建议可以采取的措施有：更改接地点位置确保接地牢固，或更换供电电源，如非变频发电机、移动电源。

（2）校准过程中存在的问题。校准是电力电缆局部放电检测过程中的关键环节，因此对电力电缆的校准必须正确，如果校准结果不准确会造成测试结果在定位上出现偏差。在校准过程中校准波形的开始脉冲波峰应设置在80%左右的地方，在末端会有反射脉冲的出现且相 当明显，而且由两个脉冲波峰决定的传播 度必须在正确的范围之内，也就是说在交联电缆 中脉冲的传播速度为170m每微秒。

（3）放电信号传输衰减。电缆长度过长的时候（如超过3公里），反射波不明显，难以识别。此时即便升压过程中出现局部放电，由于放电信号在传播过程中出现衰减，将难以捕捉到反射信号。对于电缆长度超过3公里的电缆，建议采用双端的电缆局放测试仪进行测量。（4）尖端放电的影响。升压过程中由于测试线与电缆连接部位接触不良，夹具部位出现放电被测试仪采集，而非电缆缺陷产生的局部放电，容易引起误判。此时宜使用专用的试验夹具进行连接，增加测试线与电缆的接触面积。对于电缆终端有T型肘头的，需对肘型头清洁干净，使用试验拉杆引出接线，或者将T型肘头拔出再进行试验，降低尖端放电。

（5）数据分析的误差。数据分析中，软件提供了自动分析的功能，但其结果往往存在较大误差。同一组数据 , 人工分析和软件自动分析得到的结果不同。在人工分析的过程中，局部放电信号的筛选尤为重要，一般来说，观察波形，入射波“高而窄”，反射波“矮而宽”，如果在同一个电缆位置出现了多个类似波形的点集合，基本可以断定采集到的是放电信号。另外，需要分析出现局部放电的加压大小，一般来说，电压越高，激发的局部放电数值越高。数据分析能力是10kV电缆局部放电检测的难点，直接决定着电缆测试的结果。因此，数据分析需由具有大量测试经验和分析技巧的工作人员进行分析，以保证数据分析的准确性。

（6）电缆局部放电试验的局限性。对于某些特别明显的缺陷如压接管表面误用绝缘胶带、利用振荡波电压法能有效检测出来；而对于其它一些缺陷如对主绝缘表面涂有水膜、电缆受潮等情形，利用振荡波电压法并不十分明显。此时因采用其他电缆试验方法进行补充，例如可结合串联谐振交流耐压试验、超低频交流耐压试验、电缆介损测试等试验方法开展。

结语

10kV电缆振荡波试验作为近年来电缆预防性试验的新技术，为了能够精确测试电缆局部放电缺陷，对测试仪器来说，在抗噪声干扰、降低信号衰减等方面需要进一步的完善，对于现场测试人员来说，试验操作技巧和数据分析能力也起着相当重要的作用。

参考文献

[1]樊小燕. 10kV电缆振荡波局放测试的理论分析与试验研究[J]. 数字化用户, 2017, 23(025):33.

[2]熊俊, 陆国俊. 10kV交联电缆振荡波多源局部放电检测与定位[C]// 中国电力科学研究院 中国电力企业联合会. 中国电力科学研究院 中国电力企业联合会, 2016.