聶家榮 ，冷 劍 ，莫有光 ，謝 文

（廣東電網(wǎng)佛山供電局，528000）

0 前言

交聯(lián)的聚乙烯制作的絕緣電纜因?yàn)榘惭b維修比較方便，具有絕緣好，傳輸容量較大，生產(chǎn)制造比較方便這些優(yōu)點(diǎn)，從而在電網(wǎng)建設(shè)里被廣泛的運(yùn)用。隨著時(shí)代的發(fā)展，在城市的主要城區(qū)的電纜化率已經(jīng)有百分之七十多，判斷電纜的絕緣狀態(tài)非常重要，用往常通用的測(cè)試的手法是對(duì)被測(cè)試的電纜加入直流的高壓電，檢查直流漏電的情況，和超低頻的交流耐壓的實(shí)驗(yàn)。這些手法通常都只能判斷出電纜承受電壓的狀況，但是沒(méi)有辦法判斷出電纜絕緣的缺陷，沒(méi)有辦法發(fā)現(xiàn)以及定位部分放電的隱患，此外這種試驗(yàn)屬于破壞性的試驗(yàn)，對(duì)于電纜的絕緣會(huì)有一定的破壞作用，所有有時(shí)試驗(yàn)合格的電纜會(huì)發(fā)生事故。

1 測(cè)試原理

1.1 放電過(guò)程分析

局部放電指的是高壓設(shè)備里具有絕緣的介質(zhì)在電場(chǎng)強(qiáng)度很大的作用下，在電極沒(méi)有貫穿的情況下放的電。這種情況只在絕緣體的局部地方存在，但是不會(huì)馬上變成貫穿的通道，所以就叫做局部的放電。引起電纜的局部放電，致使絕緣最后被擊穿的原因主要有這樣幾個(gè)：第一是因?yàn)殡娎|生產(chǎn)與制造的過(guò)程中，因?yàn)榧庸さ募夹g(shù)以及原料不夠純；第二是因?yàn)樵诤笃诘陌惭b過(guò)程中可能會(huì)造成絕緣部分會(huì)有局部的損傷，這就導(dǎo)致有雜質(zhì)會(huì)進(jìn)入；第三在運(yùn)作的環(huán)節(jié)發(fā)生了老化的情況，于是在運(yùn)作的情況下會(huì)形成電樹(shù)以及水樹(shù)。

1.2 測(cè)試原理

振蕩波測(cè)試系統(tǒng)發(fā)生高壓以及測(cè)試的原理如下圖所示。直流的電源最開(kāi)始在被測(cè)試的電纜部位增加壓力直至達(dá)到預(yù)定值。對(duì)于測(cè)試的電纜進(jìn)行充電，然后關(guān)閉開(kāi)關(guān)，經(jīng)過(guò)設(shè)備的電感以及被測(cè)試的電纜以及電容發(fā)生了諧振，在被測(cè)試的電纜端產(chǎn)生電壓。

由于試驗(yàn)使用固定的電感以及電纜的諧振產(chǎn)生了正弦的振蕩波然后來(lái)進(jìn)行加壓，它的波形以及頻率基本上接近了工頻，而且當(dāng)電壓持續(xù)的時(shí)間比100ms小的時(shí)候可以對(duì)電纜產(chǎn)生損害。使用阻容的分壓器能夠測(cè)試變化過(guò)程的特征來(lái)測(cè)試波形和電纜的局部放電情況，檢測(cè)快速變化過(guò)程里沿著分壓器的各個(gè)點(diǎn)電壓一般按著電容的分布，極大的減弱了對(duì)地雜散的電容對(duì)于電壓的波形變化。

1.3 電纜的局部放電的原理

局部的信號(hào)以及末端的反射信號(hào)經(jīng)過(guò)局部放電耦合的單元經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器以及濾波器可以采集到系統(tǒng)中，經(jīng)過(guò)相關(guān)的軟件進(jìn)行計(jì)算后可以直觀的看出來(lái)。

2 振蕩波測(cè)試系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用

圖1-1 局部放電的原因

2.1 補(bǔ)償電容的使用

在局部的測(cè)試的時(shí)候，高壓的電源對(duì)于被測(cè)試的電纜來(lái)充電，接著來(lái)關(guān)閉開(kāi)關(guān)進(jìn)行加壓。系統(tǒng)的內(nèi)部電感以及測(cè)試電纜一起構(gòu)成個(gè)LC振蕩的回路，進(jìn)而產(chǎn)生了阻力比較低的振蕩電壓。依據(jù)被測(cè)試的電纜的電容不一樣，電壓的頻率會(huì)從幾十至上百的范圍內(nèi)浮動(dòng)。系統(tǒng)如果選擇L=0.8H，那么振蕩的頻率被測(cè)試電纜的等效電容值，在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用的過(guò)程里發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電纜的長(zhǎng)度比400米小時(shí)，振蕩的頻率大于500Hz，測(cè)試中會(huì)發(fā)生無(wú)法完成數(shù)據(jù)采集或者波形失真的情形。

使用補(bǔ)償電容的手法。運(yùn)用150nF的電容和測(cè)試的電纜并聯(lián)然后進(jìn)行降頻，這就讓空載檢測(cè)頻率在理論上可以到達(dá)460Hz對(duì)于 電纜測(cè)試的時(shí)候振蕩的頻率則會(huì)下降到500Hz之內(nèi)，進(jìn)而可以減少不能測(cè)試的情況，加大了測(cè)試的范圍。

2.2 系統(tǒng)以及防暈的電極

振蕩波電纜局部放電定位與測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行連接的時(shí)候應(yīng)該要運(yùn)用無(wú)局部放電的電纜，規(guī)避因?yàn)檫B接電纜的局部放電信號(hào)的干擾監(jiān)測(cè)的過(guò)程.

電纜的終端的地方以及振蕩波測(cè)試系統(tǒng)連接一般使用的鉗夾自身在電壓上升到U0之上的時(shí)候可以發(fā)生沿面的放電，對(duì)測(cè)試造成了干擾，對(duì)于局部放電的定位也造成了極大的不方便現(xiàn)場(chǎng)使用的防暈電極的連接的方式。

在對(duì)于新投入使用的電纜做實(shí)驗(yàn)時(shí)，電壓上升到2U0使用Φ80毫米的防暈電極連接的部件，對(duì)于最高加壓到1.7U0的檢修的電纜可以采用Φ40毫米的防暈電極，比較有效的去除了某些地方的放電干擾，依據(jù)測(cè)試的數(shù)據(jù)就能夠判斷電纜終端里的局部放電的狀況，而且可以有效的防止連接夾鉗所發(fā)生的沿面放電而干擾3D圖的狀況，讓3D圖更加準(zhǔn)確可靠。

2.3 3D圖的相關(guān)研究

首次將每一個(gè)振蕩周期的局部放電圖組合在一起就可以得到振蕩波測(cè)試系統(tǒng)的3D圖片，通常這些局部放電的電都聚集在第一象限以及第三象限，由此可以知道局放都發(fā)生在升壓的時(shí)候。依據(jù)對(duì)大量數(shù)據(jù)的分析與總結(jié)可以得出這樣的結(jié)論。在絕緣里面空洞的氣隙相對(duì)的圖里的一象限以及三象限，接近電纜的銅屏蔽區(qū)域接地的測(cè)孔相對(duì)的測(cè)試圖在第一象限的局部放電量比第三象限的局部放電量要大，接近電纜導(dǎo)體線(xiàn)的芯側(cè)的孔洞相對(duì)的測(cè)試圖在第一象限的局部放電量比第三象限的局部放電量小。

3 相關(guān)案例

例一，某個(gè)電纜的型號(hào)是yjv22-3×70mm2，長(zhǎng)度大概有900m，在465m以及744m的地方分別有一個(gè)接頭。在測(cè)試的端頭模擬100PC的局部放電來(lái)進(jìn)行效準(zhǔn)，測(cè)試的頻率為421.05Hz，監(jiān)測(cè)的波速為170m/us。經(jīng)過(guò)局部放電的測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)在電壓上升到一定程度的時(shí)候局部放電值已經(jīng)超過(guò)了交聯(lián)的電纜危險(xiǎn)局部放電的臨界數(shù)值。但是測(cè)試的環(huán)境非常吵雜，大概在20PC左右。所以可以確定并沒(méi)有局部放電的情況發(fā)生。

圖1-2 振蕩波測(cè)試系統(tǒng)原理電路圖

在對(duì)于測(cè)試進(jìn)行分析的時(shí)候可以發(fā)現(xiàn)其實(shí)還是存在局部放電的情況的。再經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試距離，確認(rèn)局放的具體位置，經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)這一部分的電纜確實(shí)受到了外在力量的破壞，對(duì)于電纜進(jìn)行了剖析以后，能夠清楚地看到的絕緣確實(shí)被損壞了，但是沒(méi)有被損壞。再制作了電纜中間的接頭以后，重新進(jìn)行局部放電的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)這三相都沒(méi)有被檢測(cè)出局放。根據(jù)獲得的相關(guān)資料最終發(fā)現(xiàn)了一件事情，在這段電纜的路徑中曾經(jīng)確實(shí)有土建來(lái)施工，在施工的過(guò)程里傷到了電纜，施工的單位對(duì)于電纜的外護(hù)套采用了簡(jiǎn)單的處理方式，僅僅只是運(yùn)用一些絕緣帶來(lái)處理，處理完以后就進(jìn)行了填埋。經(jīng)過(guò)振蕩波測(cè)試順利地發(fā)現(xiàn)了潛在的威脅，并預(yù)防了不幸的事情的發(fā)生。

振蕩波電纜的局部放電測(cè)試系統(tǒng)在使用的時(shí)候比較方便，可以快速準(zhǔn)確的確定放電的局部地點(diǎn)，并且電壓所持續(xù)的時(shí)間比較少，不至于損傷到電纜，非常適合在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用。通過(guò)連接防暈電極可以有效的阻止測(cè)試端的沿面放電所帶來(lái)的一些干擾，讓數(shù)據(jù)的收集變得更加準(zhǔn)確。

例二，某10kv的電纜型號(hào)為yjv22-3×185 mm2，長(zhǎng)度在380m，在315m地方有一個(gè)接頭。局部放電的波形是正常的，波速為170m/us，測(cè)試的頻率是455Hz。經(jīng)過(guò)局部放電的測(cè)試可以知道在電壓升高的時(shí)候2uo的時(shí)候的局部放電值可以達(dá)到600多PC，局部放電值也都在340PC之上，超過(guò)了危險(xiǎn)局部放電值的規(guī)定。進(jìn)行局部放電的定位得到下面的放電圖，發(fā)現(xiàn)在放電情況最為嚴(yán)重。依據(jù)歷史的資料發(fā)現(xiàn)中間接頭的地方存在局部放電。

之后工作人員對(duì)于中間的電纜接頭處進(jìn)行檢查解剖，結(jié)果發(fā)現(xiàn)接頭處的絕緣出嚴(yán)重老化，特別的材料老化，并且電纜的工藝也比較陳舊。

4 總結(jié)

目前狀態(tài)檢測(cè)的一個(gè)重要方法就是振蕩波局部放電的測(cè)試系統(tǒng)。這種測(cè)試方法能夠在短時(shí)間內(nèi)及時(shí)的了解電纜的絕緣狀況，這樣可以有效的防止電纜發(fā)生事故。這種實(shí)驗(yàn)不同于以往的交流耐壓和直流耐壓這樣一些破壞性的實(shí)驗(yàn)，隨著振蕩電纜測(cè)試的局部定位技術(shù)的推廣，這種檢測(cè)方法將會(huì)漸漸變成測(cè)試電纜絕緣的首要選取的方法。

[1]黨石磊.淺談10kv電纜故障點(diǎn)的測(cè)尋方法及應(yīng)用[J].科技創(chuàng)業(yè)家.2013(04)

[2]范定志.淺談220kV輸電線(xiàn)路運(yùn)行維護(hù)中應(yīng)注意的問(wèn)題[J].科技創(chuàng)業(yè)家.2013(04)