振荡波局放检测在发现10kV 电缆缺陷中的应用分析

2020-09-10陈文曲

商品与质量 2020年24期

陈文曲

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电缆振荡波局部放电检测和定位技术是目前国际上应用广泛的、能够有效检测和定位电力电缆局部放电位置且对电缆无损的一种检测技术，可针对投运前电缆和运行时间较长的老旧电缆进行检测，可以促进安装工艺的提高和发现电缆运行过程中产生的缺陷，避免电缆因长期运行逐渐劣化引起突发性事故的发生。通过现场振荡波试验，能够在不损害电缆本体绝缘的情况下检查10kV 电缆的绝缘状况及其内部局部放电情况，发现缺陷并对其绝缘进行准确的评估[1]。

1 振荡波局部放电检测基本原理

振动波局部放电检测的基本原理是利用电缆和电感线圈的等效电容的串联谐振原理。这导致振荡电压在多个极性变化期间激发电缆缺陷处的局部放电信号。高频耦合器对此进行测量，因此信号可用于检测。由于电缆在振荡波电压下发生局部放电，因此从缺陷到测量端，是基于在测量端测量的第一个脉冲与在另一端反射然后再返回到测量端的时间之间的时间差。可以通过计算距离来识别缺陷。在振荡过程中测试长度为L 的电缆。假设测试端子F 有部分放电，脉冲将沿电缆在两个相反的方向传播。在时间T1 之后，一个脉冲到达测试端子，另一脉冲到达测试端子。相对端传播，反射发生在相对端，传播到测试端，并在时间T2 之后到达测试端。可以根据到达测试端子的两个脉冲之间的时间差来计算局部放电的位置[2]。

根据检测产生的振荡波形和局部放电脉冲图，如果存在以下特征，则可以初步确定电缆存在局部放电现象：放电幅度和频率随电压的升高而增大，直接和反射脉冲会成对显示。放电相位谱显示出180°特性，即一组对称分布在振荡电压的第一象限和第三象限中的放电点。提取满足上述特征的可疑信号组，并绘制每组信号电缆的局部放电位置统计数据，如果在统计图表上浓度很高，则电缆在信号浓度位置可能会出现局部放电缺陷。

2 振荡波局部放电检测应用实例

型号为YJV22-3x150mm2，长667m 的10kV 电缆。使用OWTS 系统进行了局部放电测试，发现从A，B 和C 的三相测试结束算起，怀疑在180m 处存在局部放电，最大局部放电分别为240pC，300pC 和390pC，移除怀疑存在局部放电的电缆接头，在实验室中测量局部放电时进行AC 耐压测试，15kV 三相电缆局部放电条件为224pC，290pC，电缆故障和OWTS 系统，测试结论基本一致，经过大修分析后，电缆附件的质量存在问题，断开电缆接头的连接后，再次进行局部放电测试，然后进行A，B，C 在电缆的三相上均未发现明显的局部放电，2007 年12 月，一条长度为1738 米的10kV 电缆，型号为YJV22-3x240mm2。三相A，B 和C 的最大局部放电为6622pC，7359pC，1651pC。根据解体分析报告，局部放电现象是由于电缆接头的处理错误所致。胶带缠绕在接头的压接管上，该接缝的压接管电屏蔽应力锥和压接管的内屏蔽层，应力锥的内屏蔽层形成浮动电位，导致局部放电。在断开电缆接头后再次进行局部放电测试时，在三相A，B 和C 中未检测到明显的局部放电[3]。

3 振荡波局部放电检测发现10kV 电缆缺陷案例分析

3.110kV 电缆中间接头击穿缺陷

XX 开关站10kVAB 线910，2014 年1 月投运至今，采用管沟敷设方式，电缆线路型号：YJV22-8.7/10-3＊300，长度665m，终端类型为户内电缆终端头，对端为T 型终端，本次振荡波局部放电检测测试端为户内电缆终端头。

试验过程中，由于电缆存在故障，导致ABC 三相无法进行完整的加压（0 至1.7U0）及数据采集，故其局部放电位置图谱对放电击穿位置无法进行明显的定位。使用设备自带的TDR 校准功能可以清晰看到终端回波，从TDR 曲线即可获知电缆的长度约为665 米，并且在大约268 米、510 米位置有两个较为明显的中间接头反射波形。根据施工方的现场核实确认，与实际电缆状况基本符合。

经现场实地的检测查找及解剖，距离测试端268m 的中间接头发现明显的击穿现象，疑为电缆中间接头制作工艺不良，电缆护套存在明显的爬电痕迹。根据上述电缆解体情况，可推断缺陷由以下原因引起：由于电缆外护套破损，导致电缆进水，导致绝缘下降，形成水树枝，在电磁场及周围环境的影响作用下，水树慢慢发展为电树，形成瞬间电缆击穿事故。现场采用了制作电缆中间接头的消缺方案。消缺送电后进行复测，电缆本体未出现成簇状的局部放电现象，本体状况良好[4]。

为预防电缆中间接头发生类似击穿故障，应加强电缆中间接头施工质量验收把关。验收时应注意应力锥是否做好、玻璃切削绝缘后打磨及半导电层端口平整等，并积极采用振荡波检测技术，对电缆进行交接试验。加强电缆T 型头施工质量验收把关，验收时应注意T 型头连接螺栓和绝缘堵头紧固时是否采用固定力矩扳手，是否已拧紧到位；电缆是否采用抱箍固定，电缆接头是否承受重力或扭力；T 型头绝缘堵头密封是否严密；T 型头屏蔽线螺丝是否接牢；绝缘靴后封帽是否安装到位等。积极推进电缆停电检测技术的发展应用，根据放电等级和绝缘劣化程度进行综合评估，必要时安排停电消缺，提升设备健康水平。

3.2 中间接头制作工艺不良缺陷

XX#4 开关站10kVCD 进线90A 柜（柜前），2014 年6 月投运至今，采用管沟敷设方式，电缆线路型号：YJV22-8.7/10-3＊300，长度740m，终端类型为户内电缆终端头，对端为T 型终端，本次振荡波局部放电检测测试端为户内电缆终端头。

试验过程中，该电缆ABC 三相在距离测试近端669 米中间接头位置均出现成簇状的局部放电信号，在排除背景干扰信号后，A 相（局放起始电压1.7U0）最高放电量约为7107pC，B 相（局放起始电压1.5U0）最高放电量约为4821pC，C 相（局放起始电压1.3U0）最高放电量约为9547pC。根据中华人民共和国电力行业标准《6KV-35KV 电缆振荡波局部放电测量方法DL/T1576-2016》规定，对交联聚乙烯电力电缆中间接头局部放电量阀值为300pC，此次测试局部放电量已严重超标，建议立即进行中间接头位置的修复。

使用设备自带的TDR 校准功能可以清晰看到终端回波，从TDR 曲线即可获知电缆的长度约为740 米，并且在大约161 米、240 米、427 米、502 米、633 米及669 米位置有较为明显的中间接头反射波形。经现场实地的检测查找及解剖，发现距测试端669m 的中间接头存在应力锥没做好、玻璃切削绝缘后没打磨及半导电层端口不平整等制作工艺不良问题，导致局放的产生。

根据上述电缆中间接头解体情况，可推断缺陷由以下原因引起：由于电缆中间接头存在应力锥没做好、玻璃切削绝缘后没打磨及半导电层端口不平整问题，在对应位置电磁场强不平衡，存在电势差，从而产生局部放电现象。电缆中间接头制作工艺不良，现场采用了重新制作电缆中间接头的消缺方案。消缺送电后进行复测，电缆669 米处中间接头位置未出现成簇状的局部放电现象，本体状况良好[5]。