王江波

（深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000）

配電網(wǎng)中壓電纜振蕩波局部放電檢測技術(shù)研究

王江波

（深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000）

檢測局部放電是提高電纜檢修效率的重要方法，振蕩波局部放電檢測技術(shù)是一種新興電纜檢修技術(shù)，它能夠精確找出電纜中的故障點。在振蕩波局部放電檢測系統(tǒng)中要解決局部放電檢測中的干擾和放電缺陷類型的識別。本文將深入研究配電網(wǎng)中壓電纜振蕩波局部放電檢測技術(shù)，進一步完善振蕩波局部放電測試系統(tǒng)。

電纜；局部放電；振蕩波

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，城市電網(wǎng)得到了長足的發(fā)展，電纜作為城市電網(wǎng)重要的組成其發(fā)展迅速。眾所周知電纜被深埋于地下，一旦電纜發(fā)生故障很難排除，這將影響人們的正常用電需求，因此提高電纜故障定位技術(shù)對保證供電需求十分重要。振蕩波局部放電檢測技術(shù)就是一種能夠精準定位電纜故障的新興技術(shù)，它能夠有效提高電纜的檢修效率。

1.振蕩波局部放電檢測技術(shù)的原理

電力電纜通常被埋于地下且其電容量通常都比較大，在現(xiàn)場進行工頻電壓下的局部放電檢測十分困難。過去對充油電纜的檢測采用的方法是直流實驗，這種方法從很大程度上降低了對電源的要求。但是針對絕緣電阻很高并且在直流電和交流電下的電壓分布區(qū)別比較大的電力電纜如XLPE而言，如果采用直流實驗檢測的話，在對XLPE電纜進行直流耐壓實驗后，會在電纜里特別是有缺陷的地方會存留大量的空間電荷，這些電荷的存在會使電纜在投運后發(fā)生擊穿事故。如果采用超低頻電源來檢測這類電纜的話，實驗花費的時間相對較長，而且這種方法對電纜的絕緣能力損耗比較大，很有可能導致電纜出現(xiàn)新的缺陷。

在進行局部放電檢測時可以適當?shù)厥┘?～28kV的直流電壓，將開關(guān)閉合后，被測的電纜與電磁感應器之間會發(fā)生阻尼振蕩。這種裝置能夠檢測電力電纜的電容的有效范圍是從0.05～2微法。

2.振蕩波測試系統(tǒng)的定位技術(shù)

針對電力電纜局部放電的定位問題，初期的局部放電檢測的方法是掃描電力電纜，而現(xiàn)在通常采用的電力電纜局部放電檢測方法則是由70年代發(fā)展起來的方法，它的工作原理是利用局部放電脈沖在電力電纜中具有傳播的性能，運用10MHz以上的高頻掃描示波器對電力電纜進行定位測量，這種方法也被稱之為行波法，其工作原理如圖1所示。

注：（a）代表的是接線圖；（b）代表的是檢測阻抗上的脈沖信號圖；（c）脈沖波在電力電纜上的傳播；CDO代表的是示波器；PDS代表的是局部放電檢測儀。

對于已經(jīng)確定的絕緣型電力電纜而言，電纜中脈沖的傳播速度可以看作是已知的常數(shù)，因此可以利用公式（1）計算出放點點距離電纜近端（高壓端）的距離。

其中，L表示電纜的長度，V表示脈沖在電力電纜中的傳播速度，τ表示兩個脈沖信號的傳播時延，也就是說τ=t2-t1。

電力電纜局部放電檢測和定位裝置正是應用OWTS振蕩波原理來定位放電部位。

3.電纜振蕩波局部放電檢測技術(shù)存在的問題

在使用檢測系統(tǒng)對電力電纜進行局部放電檢測時，經(jīng)常有系統(tǒng)不能正常運行的情況發(fā)生，本文將針對校準過程和加壓測試過程中存在的技術(shù)問題進行分析。

3.1校準過程中存在的問題分析

校準是電力電纜局部放電檢測過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此對電力電纜的校準必須正確，如果校準結(jié)果不準確會造成測試結(jié)果在定位上出現(xiàn)偏差。在校準過程中校準波形的開始脈沖波峰應設(shè)置在80%左右的地方，在末端會有反射脈沖的出現(xiàn)且相當明顯，而且由兩個脈沖波峰決定的傳播速度必須在正確的范圍之內(nèi)，也就是說在交聯(lián)電纜中脈沖的傳播速度為170m每微秒，如果是紙絕緣電纜的話則其傳播速度應為160m每微秒左右。而導致異常情況發(fā)生的原因有以下幾種情形：（1）因為校準儀出現(xiàn)故障或者電量不足、頻率不準確或者連接處發(fā)生脫落的現(xiàn)象都可能造成脈沖波波形發(fā)生畸變情形。（2）在對校準儀進行低量程校準的時候受到了背景燈干擾因素的影響。（3）在進行校準操作時沒有打開校準儀或者現(xiàn)場的干擾比較大。（4）在進行校準操作時脈沖波峰并沒有正好處于80%紅線處。（5）電力電纜的長度輸入錯誤，這將造成波速不準確；如果輸入的電纜長度值恰好是電力電纜長度的兩部的話，校準時的波速是正常的，但是波形會在1/2處出現(xiàn)集中的現(xiàn)象。（6）校準波形的原始脈沖信號的波形的極性不正確，這時可能是校準儀紅黑線接反造成的。

3.2加壓測試過程存在的問題

加壓測試過程采用的是在測試時進行逐級逐相加壓的辦法，采用這樣的方式出現(xiàn)異常情況的原因有：（1）在逐級加壓時未注意到量程的最大值從而導致超出量程的情況發(fā)生，超出的部分系統(tǒng)并不會對其進行自動選取，這可能造成部分信息的丟失。（2）如果加壓時出現(xiàn)異常的與始端局放信號類似的信號時，那么在進行測試時應將其盡量排除掉，否則會直接影響結(jié)果的精確程度，造成精度丟失的原因可能是線端與線頭之間的距離不夠；電纜或地線連接不良等。

4.振蕩波局部放電測試系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計

4.1電磁干擾的來源及傳播途徑

圖1　行波法工作原理圖

造成電磁干擾的本質(zhì)原因是導體中的電流或者電壓突然發(fā)生變化，造成其發(fā)生變化的原因可能是系統(tǒng)內(nèi)部干擾，也有可能是系統(tǒng)外部干擾。根據(jù)造成電磁干擾的原因可將其劃分為自然干擾和人工干擾兩種情形。自然干擾的干擾源可能是靜電、雷電和自然輻射，人為干擾源可能是傳輸電線中的雜波、接觸器自身雜波和人工作業(yè)時產(chǎn)生的雜波等。電磁干擾的途徑通常有兩種形式：傳導耦合方式和輻射耦合方式。

（1）直接耦合方式。將干擾信號經(jīng)過電線對電路造成干擾。這些導線可以是連接設(shè)備的導線，也可以是供電源與負載之間的電線。這些導線在將有效信號傳輸出去的同時也將干擾信號傳輸了出去。

（2）漏電耦合方式。該方式是一種電阻性的耦合方式。當元件或?qū)Ь€的電阻降低時，因為這種情況的出現(xiàn)為電信號傳輸?shù)竭壿嬙ζ湓斐筛蓴_提供了條件。漏電耦合方式與直接耦合方式在干擾能量的傳輸形式上大致相同，但不同點是直接耦合方式直接通過導線進行能量的傳輸，而漏電耦合方式則是通過漏電阻來傳遞能量，它并不能夠?qū)π盘栠M行傳輸，因此漏電耦合方式要比直接耦合方式的危害更加隱蔽，更加不易于發(fā)現(xiàn)。

（3）公共阻抗耦合方式。只有噪聲源和信號源才具備這種耦合方式，這種耦合方式通常發(fā)生在兩個不同的電路的電流流經(jīng)同一個電阻時，一個電路的電壓直接影響另一個電路的電壓，常見的形式有公共地和電源阻抗兩種。

4.2干擾信號的抑制方法

電磁干擾的抑制方法主要是根據(jù)電磁干擾三要素的角度進行考慮，在進行裝置設(shè)計時避免電磁干擾條件的形成?？梢詮碾姶鸥蓴_源的角度出發(fā)，在設(shè)計時就要對其進行消除或盡可能地抑制噪聲干擾源，也可以從傳播的途徑角度出發(fā)，想辦法切斷干擾源的傳播路徑，這樣就阻止了干擾源擴散到其他電纜或元件，與此同時提高設(shè)備的抗干擾能力也是十分必要的。抑制干擾信號的方法通常有屏蔽、濾波和接地這3種辦法。因為振蕩波檢測裝置綜合了強電系統(tǒng)和弱電系統(tǒng)，該裝置的內(nèi)部電磁環(huán)境十分復雜，如果不能夠很好地將電磁干擾問題解決的話會導致弱點系統(tǒng)暴露在強電的干擾環(huán)境中，造成采集系統(tǒng)、閉合開關(guān)和高壓直流源的錯誤操作。為了使設(shè)備能夠正常工作，在進行振蕩波電磁裝置設(shè)計與安裝時就應該處理好各個元件間的電磁干擾設(shè)計。

結(jié)論

本文主要探討了電纜振蕩波局部放電檢測技術(shù)的工作原理及其應用現(xiàn)狀，并分析了振蕩波局部放電系統(tǒng)尚存在的一些不足之處，即強電系統(tǒng)干擾弱電系統(tǒng)問題和局部放電信號缺少類型識別的問題。針對上述問題本文對振蕩波局部放電檢測系統(tǒng)中干擾的來源及性質(zhì)進行了探討，并提出了相應的屏蔽濾波結(jié)構(gòu)，達到提高局部放電檢測靈敏度的目的。

[1]王有元，王亞軍，熊俊，等．振蕩波電壓下10kV交聯(lián)聚乙烯電纜中間接頭的局部放電特性[J]．高電壓技術(shù)，2015，41（4）：1068-1074．

TM407

A