電纜振蕩波局部放電測試簡介

隨著城市電網電纜化率的程度不斷提高，社會發展和進步對供電可靠性的要求也不斷提高，如何準確掌握配電電纜的健康狀態，制定正確的檢修對策，避免因電纜本身質量問題導致的突發性事故的發生，變得尤為重要。研究發現，電纜的局部放電量與其絕緣狀況密切相關，局部放電量的變化預示著電纜絕緣可能存在危害電纜安全運行的缺陷。目前，國際上應用比較廣泛的OWTS振蕩波電纜局部放電檢測和定位技術，能夠有效檢測和定位10kV配電電纜局部放電的位置且檢測本身不對電纜造成傷害。本文主要從該系統的電源技術、抗干擾技術、定位技術、典型案例等方面進行介紹，為該技術的進一步推廣應用、改進創新提供技術參考。

1、前言

近十年來，擠塑型電力電纜特別是XLPE電力電纜由于其絕緣性能好、易于制造、安裝方便、供電安全可靠、有利于城市和廠礦布局等優點，在城市電網中得到廣泛使用。但是這種電纜的絕緣結構中往往會由于加工技術上的難度或原材料不純而存在氣隙和有害性雜質，或者由于工藝原因在絕緣介質與半導電屏蔽層之間存在間隙或半導電體向絕緣層突出，在這些氣隙和雜質*處極易產生局部放電，同時在電力電纜的安裝和運行過程當中也可能會產生各種絕緣缺陷導致局部放電。由于XLPE等擠塑型絕緣材料耐放電性較差，在局部放電的長期作用下，絕緣材料不斷老化*終導致絕緣擊穿，造成重大事故。

北京市電力公司相關統計資料表明，電纜老化、附件質量和工藝不良在10kV電纜故障中占有較大比重。隨著電纜運行時間的不斷增長，潛伏的局部缺陷對城市電網可靠性的危害將會越來越突出，對供電質量和公司形象造成的危害也會越來越大。因此，引進先進技術及時檢測出電纜潛伏性缺陷的要求也越來越迫切。

2、OWTS振蕩波電源技術

電力電纜由于其電容量大，很難在現場進行工頻電壓下的局部放電檢測。過去充油電纜采用直流試驗，可以大大降低電源的要求。但對XLPE電力電纜，由于其絕緣電阻較高，且交流和直流下電壓分布差別較大，直流耐壓試驗后，在XLPE電纜中，特別是電纜缺陷處會殘留大量空間電荷，電纜投運后，這些空間電荷常造成電纜的絕緣擊穿事故。采用超低頻（0.1Hz）電源進行試驗，要求試驗時間長，電纜絕緣損傷較大，可引發電纜中新的缺陷。振蕩波電壓是近年來國內外研究較多的一種用于XLPE電力電纜局部放電檢測和定位的電源。該電源與交流電源等效性好，作用時間短、操作方便、易于攜帶，可有效檢測XLPE電力電纜中的各種缺陷，且試驗不會對電纜造成傷害。OWTS振蕩波電纜局部放電檢測和定位裝置如圖1所示。檢測時可以靈活施加0-28kV的直流電壓，合上半導體開關后，被試電纜與電感產生阻尼振蕩。該裝置可以檢測的電力電纜電容范圍為0.05uF-2uF。

3、抗干擾技術

由于電纜的電容量大（近uF級），局部放電要求嚴（幾pC），而電力電纜局部放電測量中不可避免的存在著環境噪聲和外部干擾，局部放電信號往往湮沒于這些噪聲和干擾中，使測量變得非常困難，抗干擾手段的提高顯得尤為重要。這些干擾按其時域和頻域特征的不同，可分為窄帶干擾、脈沖型干擾和背景噪聲三類。由于干擾強弱、頻域特性的不同，抗干擾技術要有一定的針對性。

（1）對于窄帶干擾，由于其頻域特征與局部放電信號的頻域特征有較大差異，而且頻帶十分窄，故大多采用頻域濾波的方法進行抑制。

（2）對于脈沖型干擾，由于它和局部放電信號非常相似，從單個波形上很難將它們區分開來。目前主要采取時延鑒別法進行鑒別。時延鑒別法是利用外來干擾脈沖及發射波到達測量點的時間差與內部放電及反射波到達測量點的時間差的不同進行鑒別。

（3）對于背景噪聲，由于其在時域中表現為無規律的隨機脈動，在頻域中則表現為在整個頻帶上均勻分布，因而單從頻域或時域都不能有效地抑制。在小波去噪算法提出之前，往往采用時域平均的方法來抑制這種隨機性的背景噪聲，但效果并不理想。小波去噪算法的出現可以比較有效地解決這個問題。

OWTS振蕩波電纜局部放電檢測和定位裝置具有帶通濾波、小波分析、時延分析等抗干擾功能，可根據信號特點，方便的進行放電脈沖的取舍，如圖2所示。該裝置還可以生成清晰的局部放電圖形（如電壓波形與局部放電信號關系圖、三維譜圖等），以便確定局部放電的類型，如圖3所示。

4、定位技術

對于電力電纜局部放電的定位，早期*有對電纜實行掃描式檢測查找局部放電點的技術，現在實際中采用的是70年代發展起來利用局部放電脈沖在電纜上的傳播特性，用10MHz以上的高頻掃描示波器進行定位測量的方法，該法也叫行波法或TDR法，其原理如圖4所示。

其中，Ck為高壓電容，Zk為檢測阻抗，同時也做匹配阻抗，消除脈沖在高壓端的反射。設在t0時，在電纜x處發生放電，送出的兩個脈沖按相反方向沿電纜傳播，t1時刻*個脈沖到達測試儀，第二個脈沖在電纜遠端反射后在t2時刻到達測試儀（如圖4）。由于電纜中電脈沖的傳播速度相對于確定的電纜絕緣型式是已知的常數，所以根據式（1）*可以算出放電點離電纜近端（高壓端）的距離x。

其中L為電纜長度，V為脈沖波在電纜中的速度，τ為兩個脈沖的時延。OWTS振蕩波電纜局部放電檢測和定位裝置采用該原理對電力電纜局部放電進行定位，如圖5所示。