简析10kV电缆线路震荡波局放检测
2022-12-21李福生
刘 昊，李福生
（国网北京市电力公司平谷供电公司，北京 平谷 101200）
长期以来电缆线路状态检测是10 kV 配电网运维管理的重难点，且工作量大，缺陷定位精度不足，大量研究和实际经验表明，震荡波局放检测技术用于电缆状态检测中具有良好的效果，可快速、准确定位电缆线路故障，有利于开展针对性检修，提升10 kV配电系统运行的安全性和稳定性。
10 kV 电缆线路可通过外接电感来实现对外放电，在对外放电过程中，线缆芯线和接地层之间会产生类似于工频的震荡电压波，从而激发出绝缘薄弱位置的局部放电，此时通过脉冲法可检测到局部放电的位置，通过行波法准确定位故障点的位置。
1 电缆线路震荡波局放检测技术的优势分析
和传统电缆线路检测技术相比，震荡波局放检测有非常显著的优势，主要体现在以下几个方面：（1）可实现无损检测，而且测试的时间非常短，能达到ms级，对电缆线路造成的损失几乎为零。（2）体积小，便于携带，震荡波局放检测仪器体积小，功能强大，在复杂的环境可进行精确测试。（3）抗干扰能力强，震荡波局放检测有时域和频域两种滤波方法，可排除绝大部分外界干扰因素。
2 10 kV电缆线路震荡波局放检测现场测试
2.1 检测设备
震荡波局放检测系统由前台检测单元、笔记本电脑、安全控制盒等组成。在电缆线路检测中，最高的充电电压为30 kV，局放检测灵敏度不低于10 pC，故障定位精度不超过10 cm，检测电缆长度为50 m～5 km之间。选择QH-OWTS-MV-V1.1型震荡波装置，所用的电源为AC220 V+/-10%，50 Hz，3 A。
2.2 现场测试电缆
选择的电缆线路绝缘类型为交联聚乙烯绝缘，额定电压为15 kV/8.7 kV，规格为3×240 mm2，长度为400 m。缺陷位置距离开关柜终端约230 m处，在中间接头制作中受到制作工艺缺陷的影响，使此条电缆线路在接头位置存在缺陷[1]。
2.3 现场试验步骤
本次10 kV 电缆线路震荡波局放检测具体试验步骤如下：
第一步，完成所有电缆的接线工作，将震荡波装置的高压输出端和接好电缆的终端相互连接，并确保稳定接地。
第二步，使用局放校准仪对试验电缆线路注入一定放电量的方波信号，完成视在放电量的校准工作。
第三步，对震荡波装置进行加压测试，撤掉局放电校核仪后，在12 kV和21 kV两个电压等级下对试验电缆逐相加压测试，得到试验数据。
第四步，分析处理试验数据，选择和震荡波装置配套的数据分析软件，分析试验数据，形成放电相位谱图，完成故障定位。并将测试结果和德国SEBA M28型震荡波检测装置获得的检测结果进行对比。
2.4 现场测试结果分析
选择满足IEC 标准的局放校准仪向试验电缆线路中注入1000 pC 的校准脉冲信号，须注意注入到电缆线路中的校准脉冲信号传输到电缆线路的终端后会出现一定程度的发射[2]。因此，须在一定时间内，同时采集到入射和反射校准脉冲波形，找到入射和反射脉冲的峰值，以便精确计算出放电量的校准系数，通过测量入射脉冲和反射脉冲之间的时间差，再结合波速，成对电力线路全长的校核。
国产QH-OWTS-MV-V1.1 型震荡波装置和德国SEBA M28 型震荡波装置，在相同电压下，对相同电力测试的实际波形如图1所示。
图1 2种震荡波装置波形对图
从图1可以看出，2种震荡波装置在相同电压下检测到震荡波形和局部放电检波信号基本相同。而且局部放电视在放电量的水平也基本相同，此结果充分说明我国自主生产的QH-OWTS-MV-V1.1 型震荡波装置在局放信号检测灵敏度上能够达到国际先进水平。
为进一步研究2 种震荡波装置入射和反射脉冲的匹配性，通过相应的分析软件得到2 种装置入射和反射脉冲的匹配结果，但由于实际测量到的波形数据比较多，无法通过软件一一分析出来，只能给出大量匹配的样本，再通过人工干预的方法得到最为准确的匹配结果。软件可自动测量入射脉冲和反射脉冲之间的时间差，再通过波速和电缆线路的实际长度，能准确确定缺陷的位置，试验结果表明，2种装置的脉冲匹配准确度也基本一致。
通过分析2 种装置的定位结果谱图，发现二者电缆线路定位结果误差为2 m，QH-OWTS-MV-V1.1装置定位结果为228 m，德国SEBA M28定位结果为226 m，表明这2 套装置在10 kV 电缆线路震荡波局放检测中，缺陷定位的结果基本一致，而2 m误差，可能来自于电缆长度的测量值。试验结果证实国产10 kV 配电电缆线路震荡波局放检测缺陷定位精度高，效果好[3]。
从缺陷定位结果能够看出，在10 kV 电缆线路的始端也存在比较集中的放电点，主要原因是震荡局部放电检测设备的高压输出和试验所选择电缆线路在连接位置存在一定的电晕放电，但在现场测试中并没有采取合理的方法消除。
2.5 试验结论
通过现场同步测试结果可知，我国自主研发的10 kV 电缆线路震荡波局放检测装置和国际先进的测试装置有几乎相同的灵敏度。针对10 kV 电缆线路中存在的接头缺陷，2 种测试装置都能实现精确定位，我国自主生产的检测装置能够准确定位电缆线路缺陷，达到国际先进水平，可进行大范围推广。
