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1 電纜局部放電原因及危害

電力電纜發(fā)生局部放電的微觀表現(xiàn)是內(nèi)部區(qū)域有“非貫穿性”放電。電纜絕緣會隨局部放電的發(fā)展逐漸降低，并在“非貫穿性”放電發(fā)展為“貫穿性”后發(fā)生擊穿，其破壞機理表現(xiàn)為:局部放電電離產(chǎn)生的電子、離子可沖擊電纜的絕緣高分子材料（一般為交聯(lián)聚乙烯）化學(xué)鍵，發(fā)生裂化；當(dāng)局部放電嚴重時伴隨溫升效應(yīng)，如達到絕緣材料熱裂臨界點將導(dǎo)致絕緣性能降低；電纜受潮時，局部放電與水分共同作用下將加速電纜的老化，進而產(chǎn)生水樹，逐漸積累將發(fā)展成電樹枝。為掌握電纜局部放電情況，及時發(fā)現(xiàn)和抑制局部放電發(fā)展程度，引入OWTS 局部放電測試系統(tǒng)[1]。

2 OWTS 基本原理

振蕩波局部放電測試系統(tǒng)的工作原理是系統(tǒng)內(nèi)置電感與被測試電纜等效電容發(fā)生串聯(lián)諧振產(chǎn)生振蕩波，在振蕩電壓下被測試電纜有絕緣缺陷的位置會發(fā)生局部放電，通過對局部放電量檢測即實現(xiàn)對絕緣缺陷的檢測。其具體的工作過程為：首先，在加壓信號發(fā)出后，高壓直流電源對被測試電纜充電，直至電纜兩端電壓逐步達到預(yù)設(shè)值。開關(guān)管在控制信號作用下關(guān)閉，停止對電纜充電。此時因為被測試電纜可等效為電容，系統(tǒng)內(nèi)置電感與被測試電纜串聯(lián)諧振，電纜兩端產(chǎn)生振蕩電壓，有絕緣缺陷的位置在此電壓下局部放電。局放耦合單元可檢測出局部放電信號，然后將此信號送入數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)分析處理，幫助試驗人員判斷被測試電纜是否存在電纜缺陷。

3 振蕩波局部放電檢測現(xiàn)場應(yīng)用

3.1 試驗前準(zhǔn)備

在進行振蕩波局部放電試驗之前，首先需確定電纜及附件參數(shù)和進行現(xiàn)場勘查。確定電纜長度、接頭數(shù)量和位置、每公里電容量、終端類型等參數(shù)。試驗前若已知準(zhǔn)確的電纜長度，則可計算精確的電纜波速，否則只能通過經(jīng)驗波速求取電纜全長。波速度只與電纜的絕緣介質(zhì)有關(guān)，而與電纜芯線的線徑、芯線的材料以及絕緣厚度等都沒有關(guān)系，對于交聯(lián)聚乙烯電纜，其經(jīng)驗波速為172m/μs。電纜局部放電缺陷基本集中在接頭上，因此了解接頭數(shù)量和位置，可以輔助局部放電信號定位。利用每公里電容量計算電纜電容量，從而確定所需電抗個數(shù)以及振蕩頻率，試驗要求振蕩頻率在20-500Hz 之間。另外，若終端為GIS 且作為測試端時，試驗前要拆除電壓互感器、避雷器并安裝試驗套管，若為非測試端，則需拆除GIS 電纜筒內(nèi)導(dǎo)體?，F(xiàn)場勘查內(nèi)容包括電纜敷設(shè)方式（隧道、直埋、管道等）、是否Y 接、測試位置情況（空間大小、高度等）、加壓地點等。試驗前確定電纜敷設(shè)方式，特別是對于長電纜來說，局部放電信號經(jīng)過長電纜衰減較大，需要輔助分布式局部放電測試方法，不同敷設(shè)方法對應(yīng)的輔助局部放電測量方法有差異，Y 接則給局部放電定位帶來麻煩。測試端場地大小和高度試驗前同樣需要確認，以便確定現(xiàn)場儀器擺放方法和高壓導(dǎo)線飛線長度，飛線太長會影響局部放電測量靈敏度[2]。

3.2 試驗方法及要點

（1）進行狀態(tài)確認，判斷電纜線路是否具備試驗條件。

（2）測量電纜三相絕緣電阻，使用絕緣電阻表5000V 檔搖絕緣，阻值低于30MΩ 時不宜開展振蕩波局部放電檢測。待三相試驗結(jié)束后需再次測量絕緣電阻，并與試驗前數(shù)值比較，確認阻值有無明顯變化。

（3）對照事先了解的電纜參數(shù)信息，使用低壓時域反射儀（TD R）確認電纜的長度和接頭位置。

（4）進行振蕩波局部放電試驗接線入射波和反射波；二是通過標(biāo)準(zhǔn)電荷量注入獲取放電點實際放電量。局部放電校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性直接影響測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，加壓試驗前必須使用標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生器在20pC-20nC 范圍內(nèi)逐檔校準(zhǔn)。

（5）進行局部放電校準(zhǔn)。局部放電校準(zhǔn)在本次試驗中至關(guān)重要，其主要有兩個作用:一是通過實際放電脈沖波形與校準(zhǔn)波形對比，便于準(zhǔn)確抓取入射波和反射波；二是通過標(biāo)準(zhǔn)電荷量注入獲取放電點實際放電量。局部放電校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性直接影響測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，加壓試驗前必須使用標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生器在20pC-20nC 范圍內(nèi)逐檔校準(zhǔn)。

（6）進行加壓測試，嚴格按照標(biāo)準(zhǔn)或廠家規(guī)定選取不同的測試電壓及其加壓次數(shù)。一相試驗完成后，先關(guān)閉高壓單元和電源開關(guān)，放電并確認無電后，掛接地線，再更換接線，重復(fù)試驗，分別對另外兩相電纜進行加壓測試。

（7）分析局部放電脈沖波形。

3.3 局部放電脈沖分析原則

局部放電與干擾的判別原則有兩個要點:一是局部放電的放電量與放電頻次隨著測試電壓的升高而升高；二是局部放電有典型的相位分布特效，定位圖譜上有較為明顯的集中性。通過與校準(zhǔn)波形進行分析對比，準(zhǔn)確抓取到入射波和反射波后，分析軟件自動在放電源定位圖譜中生成相應(yīng)的點，橫坐標(biāo)為到測試端的距離，縱坐標(biāo)為放電幅值，當(dāng)同一橫坐標(biāo)標(biāo)記的放電點較為密集時，一般可認為此位置存在局部放電缺陷。

4 振蕩波局部放電測試系統(tǒng)的防暈處理

根據(jù)電暈放電原理，改進電極形狀可有效改善電暈。防暈試驗夾的實際運用，能夠通過增大電極的曲率半徑抑制試驗夾引起的電暈放電。本文對防暈試驗夾本體設(shè)計，為增大曲率半徑，試驗夾形狀采用圓狀。試驗夾與被測電纜終端頭采用螺栓聯(lián)結(jié)的方式，試驗夾本體左半部帶有螺孔，試驗夾本體右半部帶有螺柱。試驗夾與系統(tǒng)高壓輸出線采用可拆卸的插拔式連接方式。使用防暈試驗夾后，測試端電纜終端接頭不再出現(xiàn)集中性局放現(xiàn)象，局部放電量低于規(guī)程規(guī)定的危險局放臨界值，這也就表明，防暈試驗夾在高壓下不會引起電暈放電，能夠有效避免原有試驗夾在測試時帶來的干擾，使試驗人員可以獲得準(zhǔn)確的測試結(jié)果，提高了振蕩波局部放電測試的準(zhǔn)確率[3-4]。

5 結(jié)語

OWTS 檢測可對電纜局部放電進行科學(xué)測量、定位，是檢測電力電纜各種缺陷比較理想的方法，既能有效掌握電纜設(shè)備的健康狀況，又能為故障查找提供必要手段。