夏 雯，肖傳強

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司寧波供電公司，浙江 寧波 310007；2.北京興迪儀器有限責任公司，北京 100029）

高壓電纜局部放電檢測技術探討

夏 雯1，肖傳強2

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司寧波供電公司，浙江 寧波 310007；2.北京興迪儀器有限責任公司，北京 100029）

介紹了國家電網(wǎng)公司高壓電纜竣工試驗技術標準，探討了高壓電纜竣工試驗過程中試驗電源和供電電源的的技術要求。提出了竣工試驗時應采用分布式局部放電的檢測方法實施帶局部放電檢測的交流耐壓試驗技術標準，有利于發(fā)現(xiàn)電纜及附件中存在的微小局部放電缺陷，提高投運電纜的優(yōu)良率。

高壓電纜；交流耐壓；局部放電；竣工試驗

0 引言

高壓電纜的交流耐壓試驗具有一定局限性，有些重大施工缺陷無法被發(fā)現(xiàn)。而對高壓電纜進行局部放電檢測是對交流耐壓試驗的有益補充，可以發(fā)現(xiàn)電纜附件中微小的局部放電缺陷。

2015年2月，國家電網(wǎng)公司頒布了《電力電纜線路試驗規(guī)程》技術標準。技術標準要求在66 kV及以上電壓等級的電纜線路竣工驗收時，開展交流耐壓試驗的同時應開展局部放電（以下簡稱局放）檢測。這一技術標準為國網(wǎng)下屬各電力公司高壓電纜線路竣工驗收時提供了技術依據(jù)，可有力保障高壓電纜線路投運后的安全穩(wěn)定運行。

1 試驗電源系統(tǒng)的技術要求

高壓電纜竣工試驗時采用高壓變頻諧振電源給電纜線路加壓。目前高壓變頻諧振試驗系統(tǒng)分為2類：無局放諧振試驗系統(tǒng)和未考慮局放檢測要求的試驗系統(tǒng)。高壓變頻諧振試驗系統(tǒng)原理如圖1所示。

無局放諧振試驗系統(tǒng)的電抗器及高壓連接部分在設計上遵守額定電壓下無局放的要求，除了變頻器本身在脈沖調制過零點存在尖脈沖外，其他部件在額定電壓下不產(chǎn)生局放背景。

未考慮局放檢測要求的諧振試驗系統(tǒng)，在試驗頻率和很低的輸出電壓下就可以檢測到電源系統(tǒng)自身的局部放電。這些放電信號主要來自于高壓電抗器內部放電，在15 kV下有超過5nC的放電。由于電抗器的放電是在與電纜相同頻率的電壓下產(chǎn)生，且信號極強，掩蓋了電纜及附件的放電譜圖，無法實現(xiàn)電纜線路的局放檢測。

圖1 高壓變頻諧振試驗系統(tǒng)原理

因此，帶局放檢測的交流耐壓試驗的高壓諧振試驗系統(tǒng)，必須遵守電源系統(tǒng)自身在額定電壓下無局放的設計要求，防止電源系統(tǒng)自身的局放信號掩蓋電纜及附件的局放信號。

2 試驗電源供電容量和供電方式選擇

試驗電源可分為變壓器供電和柴油發(fā)電車供電2種方式。大多數(shù)情況下，試驗現(xiàn)場無法提供開展交流耐壓試驗時所需要的變壓器供電電源，因此有必要配備合適的柴油發(fā)電車。

供電電源的容量與試驗容量和諧振系統(tǒng)的品質因素（Q值）相關。

諧振系統(tǒng)的品質因素越高，對同樣長度的電纜試驗時，所需的供電容量就越低。變壓器供電方式提供試驗電源時一般采用箱式變壓器。

在現(xiàn)場電源不能滿足試驗要求時，一般采用柴油發(fā)電車供電。選用柴油發(fā)電車容量時需要考慮到其內部損耗，要求比變壓器供電容量高出2倍左右。

3 高壓電纜局放信號特征分析

3.1 放電量小

隨著高壓電纜生產(chǎn)工藝的提高，線路中存在重大缺陷的可能性不斷降低。根據(jù)近5年來國內局放檢測經(jīng)驗，高壓電纜線路中的局放缺陷一般屬于微小放電級別。在220 kV電纜線路竣工試驗中檢測到的放電缺陷，放電量只相當于幾十個pC級別。

3.2 高頻信號傳播衰減率高

《學員研修反思報告框架》分為三部分，第一部分為學習準備，學員需要思考“最困擾我的問題是什么？我認為問題對自己未來的價值是什么？為解決這個問題目前做了哪些努力？未來還計劃怎樣更有效地解決？”等；第二部分為學習過程，反思“與專家、同伴交流后解決了什么？我的改變是什么？哪些方面是我沒有關注到的？沒有關注到的原因是什么？”等；第三部分為學習結果部分，學員需要思考“培訓后我發(fā)生了哪些變化？哪些方面仍存在困惑？對余下的學習有何計劃？”等。

高壓電纜的內外半導電層對高頻信號存在很強的衰減，電纜中高頻信號的衰減率大于90 %/km。因此，電纜線路的局放檢測必須采用多點檢測方法。傳統(tǒng)的檢測方法采用從電纜端頭檢測線路局放，這種方法不再適用于電纜線路局放檢測。通過電纜接地線開展就地局放巡檢和分布式局放檢測正在成為電纜線路局放檢測的主要方式。

3.3 缺陷種類復雜

電纜局放缺陷以多種形式存在于電纜及附件中。按照缺陷位置可以分為絕緣內部缺陷、內半導電層缺陷、外半導電層缺陷、外半導電層與金屬護套間的導電缺陷、接頭制作缺陷等。每種缺陷在N-Q-Φ譜圖上呈現(xiàn)出不同的特征。目前積累的典型譜圖遠不能滿足現(xiàn)場缺陷智能化診斷的要求。

3.4 最佳檢測頻率范圍

根據(jù)近幾年國內的檢測經(jīng)驗，電纜線路上的最佳檢測頻率范圍大約為1-10 MHz。如果缺陷點在測點的接頭絕緣表面，檢測信號頻率可能達到20 MHz。

根據(jù)電纜線路的分布式參數(shù)特點及信號的衰減規(guī)律，在竣工試驗時采用分布式局放檢測方法的有效性已經(jīng)得到廣泛驗證。

4 電纜線路接地系統(tǒng)的處理

高壓電纜線路一般采用交叉互聯(lián)接地方式，在進行交流耐壓試驗時可不用考慮交叉互聯(lián)系統(tǒng)的影響。但開展帶局放檢測的交流耐壓試驗，尤其是開展分布式局放檢測，必須考慮交叉互聯(lián)接地系統(tǒng)對局放信號傳播路徑的影響。

對于交叉互聯(lián)箱，應拆除原有互聯(lián)排，將同一相同軸電纜的金屬屏蔽連接端用絕緣軟線短接。短接線用螺母擰緊固定，并保證接觸良好。對于直接接地箱，其空間一般較狹小，無法安裝傳感器，所以試驗前也應拆除原有連接銅排，并用絕緣軟線短接代替。

5 220 kV電纜線路試驗實例

5.1 試驗電纜概況

5.2 試驗設備的布置方案

在開展帶局放檢測的交流耐壓試驗時，在電纜線路的全范圍內的戶外終端、中間接頭、GIS終端上安裝局部放電采集單元（高頻CT），與各自檢測單元相連，并用光纖將所有檢測單元手拉手與位于戶外終端（加壓側）的檢測主機相連接。所有檢測單元的操作和控制通過檢測主機電腦實現(xiàn)。在耐壓試驗的同時對中間接頭和終端進行局放檢測。試驗設備布置和連接如圖2所示。

同時，拆除中間接頭的保護箱屏蔽罩，并用短接線將兩側電纜金屬屏蔽直接短接。拆除GIS終端接地保護箱的保護罩，斷開護層保護器，并用接地線在加壓過程中暫時直接接地。

5.3 信號采集方式

（1） 局部放電信號采集方式。高頻傳感器（HFCT）用于局部放電信號的采集。中間接頭接地箱的高頻CT安裝在短接線上；戶外終端接地保護箱的高頻CT安裝在接地線上，GIS終端保護接地箱的高頻CT安裝在接地保護器臨時短接線上。

圖2 試驗設備布置與連接

（2） 同步電壓信號采集方式。同步電壓信號采集器安裝在電纜的本體上。采集器實際采集的是電流信號，其相位與電壓相位相差固定為90°，通過局部放電檢測儀器對此相位差進行校正。3臺局放檢測單元的信號采集使用同一個同步信號進行電壓同步。

5.4 試驗方法及數(shù)據(jù)分析

在對電纜施加電壓前，首先對線路的背景干擾進行測試。根據(jù)背景干擾信號的測試數(shù)據(jù)，對其進行頻譜特性分析發(fā)現(xiàn)，干擾信號的頻率成分基本在2.5 MHz以下。因此，電源信號在3 MHz左右干擾最小，故主要以3 MHz±250 kHz的信號譜圖進行分析。

通過帶局放檢測的交流耐壓試驗，試驗檢測到來自于電抗器的放電信號及其沿電纜各個接頭傳播信號。從頻譜圖上可以看出，試驗沒有檢測到其他來源的局部放電信號，未檢測到電纜接頭及本體的局部放電。

6 結束語

在執(zhí)行國家電網(wǎng)公司《電力電纜線路試驗規(guī)程》技術標準時，高壓電纜帶局放檢測的交流耐壓試驗中的以下關鍵技術和要點應特別重視。

（1） 帶局放檢測的交流耐壓試驗方法的應用將有利于提高電纜的運行可靠性。

（2） 高壓試驗電源應采用無局放設計。使用無局放高壓諧振電源可以減少對局放信號的誤判，有效提高現(xiàn)場對電纜局放缺陷判斷的準確性。

（3） 根據(jù)電纜的分布式參數(shù)特征，竣工試驗時應采用分布式局放檢測系統(tǒng)，在每個接頭安裝一個高頻CT采集單元及檢測單元，通過光纖連接或采用無線網(wǎng)絡連接來實現(xiàn)對整條電纜上所有檢測單元的同步測量，便于現(xiàn)場根據(jù)信號的衰減規(guī)律對放電源進行定位。

（4） 高壓電纜的接地系統(tǒng)會影響局放信號的傳播路徑，在試驗準備階段應根據(jù)實際接地方式，采用銅線短接或拆斷等方法進行處理，提高微小局放缺陷的可檢出率。

1 楊 波，儲 強，肖傳強.高壓電纜竣工驗收試驗的同時增加分布式局部放電測量的分析［C］.電力電纜狀態(tài)檢修技術交流會，北京，2010.

2015-12-18。

夏 雯（1985-），女，工程師，主要從事輸電線路及電力電纜運行維護、檢修試驗和技術管理工作，email：26995858@qq.com。

肖傳強（1962-），男，高級工程師，主要從事電力電纜試驗和局放診斷技術研究和管理工作。