摘 要：電纜的局部放電與其絕緣狀況密切相關(guān)，預(yù)示著電纜存在缺陷，危害電纜的安全運(yùn)行。近年來(lái)OWTS振蕩波電纜局放檢測(cè)和定位技術(shù)在國(guó)內(nèi)外得到比較廣泛的應(yīng)用，本文簡(jiǎn)要闡述電纜局部放電振蕩波檢測(cè)和定位的原理，通過(guò)一起電纜局放典型案例的檢測(cè)和分析過(guò)程，探討電纜長(zhǎng)度對(duì)振蕩波局放檢測(cè)靈敏度的影響。

關(guān)鍵詞：振蕩波 電纜 局部放電

中圖分類號(hào)：TM247 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）12（b）-0103-02

隨著城市化的發(fā)展，城市配電網(wǎng)中壓電纜數(shù)量越來(lái)越多，其運(yùn)行可靠性直接影響到用戶的供電可靠性。因此及時(shí)發(fā)現(xiàn)電纜的絕緣缺陷，例如局部放電，對(duì)于保障用戶供電可靠性有著重要意義。振蕩波（OWTS）局放檢測(cè)對(duì)發(fā)現(xiàn)中壓電纜局部放電有一定的優(yōu)勢(shì)，能發(fā)現(xiàn)電纜中的局部放電的同時(shí)，還可以對(duì)缺陷位置進(jìn)行定位，且振蕩波電壓與交流電壓有一定的等效性，在進(jìn)行振蕩波檢測(cè)的同時(shí)，也相當(dāng)于對(duì)電纜進(jìn)行了一次交流耐壓試驗(yàn)。本文通過(guò)一起電纜局放典型案例的檢測(cè)和分析過(guò)程，探討電纜長(zhǎng)度對(duì)振蕩波局放檢測(cè)靈敏度的影響。

1 檢測(cè)診斷原理

1.1 振蕩波電壓的產(chǎn)生

系統(tǒng)振蕩波電壓的產(chǎn)生是通過(guò)對(duì)試品電纜施加直流電壓，充電至設(shè)定電壓后合上切換開關(guān)，令被試電纜的對(duì)地電容與檢測(cè)系統(tǒng)的電感等構(gòu)成回路，電纜上將產(chǎn)生阻尼衰減的振蕩電壓波，即稱之為振蕩波，電壓的頻率和阻尼系數(shù)由回路參數(shù)決定。檢測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)生的振蕩波電壓的頻率接近工頻，等效于工頻電壓施加在試品電纜上，對(duì)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)下的局放缺陷有很好的等效性，由此產(chǎn)生的局部放電脈沖也符合lEC 60270推薦值。

1.2 局放檢測(cè)及定位

因?yàn)殡娎|的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，每次局放產(chǎn)生兩個(gè)相等的電流脈沖，即脈沖電量q/2，從局放源向兩個(gè)方向傳播，如圖1所示。在電纜的“遠(yuǎn)端”，測(cè)量時(shí)通常開路，發(fā)生全反射。在電纜的“近端”連接局放耦合單元，不僅能檢測(cè)到直接傳播的脈沖，也能測(cè)到反射的脈沖。

為了定位局放缺陷，通常采用時(shí)域反射法（TDR）。如圖2，直接脈沖出現(xiàn)在時(shí)間t1，反射脈沖出現(xiàn)在時(shí)間t2。于是式（1）給出的特征時(shí)間差能用于測(cè)量局放源與遠(yuǎn)端的距離，由式（2）給出?；谶@個(gè)關(guān)系，局放缺陷與近端的距離，用式（3）來(lái)表示。這里l代表整個(gè)電纜的長(zhǎng)度。顯然，局放源定位中的不確定性不僅由真實(shí)特征時(shí)間差△t決定，也由傳播速率vp和電纜長(zhǎng)度決定。

2 檢測(cè)和診斷

2.1 檢測(cè)流程

進(jìn)行振蕩波局放檢測(cè)時(shí)，首先測(cè)量電纜的長(zhǎng)度，確定電纜中間頭的數(shù)量和分布情況。然后對(duì)電纜注入標(biāo)準(zhǔn)脈沖進(jìn)行標(biāo)定，校準(zhǔn)檢測(cè)系統(tǒng)局放量標(biāo)尺，同時(shí)觀察反射脈沖，確定脈沖信號(hào)在電纜上傳播的衰減系數(shù)。

2.2 診斷

振蕩波局放診斷主要分兩步，首先根據(jù)檢測(cè)生成的振蕩波形與局放脈沖圖，觀察放電量與放電次數(shù)，分析脈沖信號(hào)與電壓振蕩波形周期的關(guān)系、脈沖幅值與電壓幅值的相關(guān)性幾個(gè)方面，由此可以初步判斷電纜是否存在局放。然后對(duì)采集到的脈沖信號(hào)進(jìn)行鑒別篩選，電纜若存在局放，局放脈沖的直射脈沖和反射脈沖必然成對(duì)的出現(xiàn)，因此對(duì)采集到的脈沖信號(hào)進(jìn)行分析，比較直射脈沖和反射脈沖的形狀、衰減、時(shí)差等，將符合局放特征的疑似信號(hào)組進(jìn)行提取，根據(jù)各組信號(hào)的時(shí)差描繪出電纜的局放定位統(tǒng)計(jì)圖。如果疑似信號(hào)組在統(tǒng)計(jì)圖上出現(xiàn)集中性，則電纜在信號(hào)集中的位置極有可能存在局放缺陷。

3 典型案例

10 kV新城甲線電纜全長(zhǎng)4625 m，電纜共有7個(gè)中間頭。首次檢測(cè)，在1.7 U0電壓下A相局放量達(dá)到了4500 pC左右，B相879 pC，C相約3000 pC左右，但信號(hào)在定位圖上沒有明顯的集中性，如圖2，且在U0下的最大局放量均小于300 pC，初步判斷該電纜在運(yùn)行電壓下無(wú)局放。但該電纜在再次投入運(yùn)行一段時(shí)間后，電纜的中間頭處發(fā)生了擊穿，擊穿點(diǎn)位于996 m處。

在該電纜發(fā)生擊穿后，從事故點(diǎn)將電纜截成兩段重新進(jìn)行了多次的局放檢測(cè)。第一段電纜（從首次檢測(cè)的近端到發(fā)生事故的中間頭，共長(zhǎng)996 m）在1.7 U0下最大局放量達(dá)2100 pC左右，定位圖顯示在離電纜近端485 m處有明顯的信號(hào)集中性，如圖3，該處為電纜中間頭。解剖發(fā)現(xiàn)，此中間頭的上有明顯的劃傷痕跡，形成了放電通道，如圖4。

4 有效性討論

檢測(cè)案例表明電纜存在局放缺陷，但首次檢測(cè)未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)局放缺陷，原因值得分析討論。新城甲線事故前后共進(jìn)行了多次檢測(cè)，比較新城甲線完整電纜和截?cái)嗪箅娎|的校準(zhǔn)波形圖。圖5為向截?cái)嗪蟮碾娎|段（長(zhǎng)996 m）注入200pC標(biāo)準(zhǔn)脈沖的波形圖，左側(cè)脈沖為入射脈沖，右側(cè)脈沖為反射脈沖，此時(shí)反射脈沖非常明顯。圖6為向完整電纜段（4625 m）注入2000pC標(biāo)準(zhǔn)脈沖時(shí)的波形圖，由圖可見，即使注入了信號(hào)為2000pC標(biāo)準(zhǔn)脈沖，圖上也觀測(cè)不到反射脈沖。由此可見，脈沖信號(hào)在電纜上傳播的衰減現(xiàn)象不能忽視，當(dāng)電纜長(zhǎng)度大于一定值時(shí)，脈沖信號(hào)在長(zhǎng)距離傳播后信號(hào)衰減非常嚴(yán)重，檢測(cè)系統(tǒng)有可能無(wú)法檢測(cè)到反射脈沖。

電纜振蕩波局放定位采用的是時(shí)域反射法（TDR），局放定位必須需要得知反射脈沖和直接脈沖的時(shí)間差，當(dāng)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)不到反射脈沖，信號(hào)時(shí)差無(wú)法正確計(jì)算，因此得不出正確的局放定位圖，從而無(wú)法對(duì)局放源進(jìn)行定位，所以過(guò)長(zhǎng)的電纜不適合用振蕩波法進(jìn)行局放檢測(cè)。

根據(jù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，大于1.5 km的電纜建議從電纜兩端分別進(jìn)行檢測(cè)，以保證檢測(cè)的靈敏度和有效性。當(dāng)電纜長(zhǎng)度大于3 km時(shí)，振蕩波檢測(cè)法可能無(wú)效。建議在對(duì)長(zhǎng)電纜進(jìn)行振蕩波檢測(cè)前，向電纜注入標(biāo)準(zhǔn)脈沖，根據(jù)反射脈沖的衰減程度對(duì)檢測(cè)的有效性進(jìn)行初步評(píng)價(jià)。若反射脈沖衰減嚴(yán)重，則該電纜利用振蕩波法進(jìn)行局放檢測(cè)的靈敏度和有效性不高。

5 結(jié)語(yǔ)

上述電纜局放檢測(cè)案例說(shuō)明用振蕩波法檢測(cè)電纜局部放電是有效的，但也說(shuō)明了振蕩波法存在一定的局限性。電纜局部放電振蕩波檢測(cè)和定位是基于時(shí)域反射法（TDR），局放定位必須需要得知反射脈沖和直接脈沖的時(shí)間差，而脈沖信號(hào)在電纜上傳播存在衰減現(xiàn)象，衰減程度與電纜長(zhǎng)度成正比，所以電纜長(zhǎng)度決定了振蕩波檢測(cè)的靈敏度和檢測(cè)的有效性。為保證檢測(cè)的有效性，建議在對(duì)電纜進(jìn)行振蕩波檢測(cè)前，向電纜注入標(biāo)準(zhǔn)脈沖，根據(jù)反射脈沖的衰減程度對(duì)檢測(cè)的有效性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

參考文獻(xiàn)

[1]陶詩(shī)洋.基于振蕩波測(cè)試系統(tǒng)的XLPE電纜局部放電檢測(cè)技術(shù)[J].中國(guó)電力，2009，42（1）：98-102.

[2]林潮光.OWTS振蕩波測(cè)試系統(tǒng)在電纜狀態(tài)診斷中的應(yīng)用[J].廣東科技，2008，198：158-159.

[3]馮義.振蕩波測(cè)試系統(tǒng)在電纜局部放電檢測(cè)中的應(yīng)用[J].供用電，2009，26（3）：57-59.