前言

       OWTS振荡波电缆局部放电检测和定位技术，由于其电源与交流电源等效性好，作用时间短、操作方便、易于携带，可有效检测XLPE电力电缆中的各种缺陷，且试验不会对电缆造成伤害^[1]，在国际上得到广泛应用。

       为确保奥运场馆及配套设施的10kV电缆能够以健康的状态投入到奥运供电中去，根据2007年北京市电力公司对新能源电网公司开展国际对标的重要成果，公司决定引进OWTS振荡波电缆局部放电检测和定位技术对奥运场馆及配套设施10kV电缆进行检测，以便及时发现潜伏性局部放电缺陷，提高供电可靠性。下面主要对该装置的使用方法、现场经验、案例分析等方面进行介绍。

1.     检测情况及使用方法

       自2008年初引进OWTS振荡波电缆局部放电检测和定位装置开展奥运场馆及配套设施的10kV电缆的检测工作以来，共检测电缆300余条，发现接头缺陷20多个，缺陷原因主要是安装工艺粗糙、受潮和用错材料等几个方面。

       在现场对电缆进行局放检测和定位技术性较强，需要掌握一定的技巧，遵循正确的步骤，才能够准确的排除干扰，得到正确的结论。现场应用OWTS振荡波电缆局部放电检测和定位装置一般应遵循以下步骤。

第一步：测量电缆绝缘电阻，通过比较相间绝缘电阻的大小和历史变化情况，可以判断电缆是否存在受潮等缺陷。

第二步：测量电缆长度及接头位置。实际应用中，经常会遇到电缆资料不全或资料错误的问题，给测量带来很大的干扰。因此在测量时，最好应用电缆测距仪，重新测量电缆长度和接头位置。

第三步：正确输入电缆信息，如电缆路程、调度号、起点、终点、长度、接头编号及位置、U0大小等。

第四步：正确连接测试电路，校对放电量并测量波速。放电量校对时，应从500pC开始，逐步校对到10nC，目的是为了在加压测量过程中能够根据信号大小调整量程，以便得到正确的视在放电量。校对时应注意测量波速，对XLPE电缆来说，波速一般为170m/us。长电缆测量时，信号衰减较大，经常看不到反射波，这时可以利用波速来进行近似的校对。

第五步：摘除校对单元，逐步升高电压进行测量和数据保存。升压一般按照0、0.1、0.3、0.5、0.7、0.9、1.0、1.1、1.3、1.5、1.7倍U0的方式进行，目的是为了正确找到局放的起始电压，为故障判断打下基础。测量时应注意保存起始电压、熄灭电压和各电压下的测试数据。

第六步：对保存下来的数据进行分析判断和定位，生成试验报告。

2.     现场经验

       影响OWTS振荡波电缆局部放电检测和定位装置检测准确性的因素主要有四个，一是测试数据的准确性，主要是由于外界随机脉冲型干扰的进入检测系统，或加压端子连接不好，产生放电脉冲；二是在分析判断时入射波和反射波的选择不正确；三是测试过程中未及时改变量程；四是高压试验电缆长度。

       针对以上四个影响因素，我们积累的现场经验有：

（1）为确保测试数据的准确性，在试验前，应该注意试验端子安全距离是否足够，表面是否清洁、光滑；试验时测量环境噪声时GIS电压指示器是否对测量形成干扰。

（2）对数据进行分析判断时，选择的反射波波形比入射波宽、幅值比入射波小，波形形状基本相似。

（3）测试时应及时改变量程，对超量程保存下来的数据进行处理时，应手动调整入射波的起点，避免误判。

（4）当50m或25m长的高压试验电缆由于接线产生局放时，将误判断认为离电缆对端2-3倍试验电缆长度位置有局放。如果该电缆确实存在局放，此信号将使真正的信号波形畸变而漏掉重要信息或误判断。这就要求我们在选择反射波时应注意和校对信号仔细对比，如果还存在疑问可以采取在电缆两端进行测量的方法进行区分。

       确定分析结果是否由电缆局放导致，可参考以下几点进行判断：

（1）放电量与放电频率随电压升高；

（2）放电信号波形可明显分辨出 “入射波” 与 “反射波”；

（3）定位图上有代表局放的、集中的 “点集合” 或 “线集合”；

（4）局放相位具有典型的 “180度” 原则。

       根据实际测量及解体分析的结果，我们建议电缆维修可采取如下方针：

（1）新投运XLPE电缆最高试验电压2U0，接头局放超过300pC、本体超过100pC应及时进行更换；终端超过5000pC时，应在带电情况下采用超声波、地电波、红外等手段进行状态监测。

（2）老旧XLPE电缆最高试验电压1.7U0，接头局放超过500pC、本体超过300pC应及时进行更换；终端超过5000pC时，应在带电情况下采用超声波、地电波、红外等手段进行状态监测。

3.     典型案例分析

3.1  安装工艺粗糙引起局部放电

       利用该装置对某10/8.7kV XLPE三芯电缆进行局部放电检测和定位，该电缆全长383米，距离测试端100米处有一个热缩中间接头。

       检测发现该电缆在1.7U0时放电量达到10000pC左右，0.5U0时放电量达到1000pC左右，定位发现放电缺陷就在接头处。测试情况如图1所示。

      （a）方波标定                   （b）加压至9kV时电缆局部放电与施加电压的关系

             （c）单个脉冲分析及定位情况                    （d）放电量及放电位置

图1 某10kV电缆现场测试情况

       经过解体分析，该电缆内、外半导电管端口不整齐有突起，且端部未缠绕半导电带形成坡口，外屏蔽层剥离不整齐，有突起是造成严重局部放电的原因，如图2所示。

（a）                              （b）

（c）                               （d）

图2 电缆解体图片

（a）外屏蔽剥削不整齐，有突起，未打磨；（b）黑色热缩管是半导电材料，红色热缩管是绝缘材料。黑色热缩管端部不整齐，且未用半导电带做过渡形成坡口，热缩管表面有凹陷，不平滑。（c）里层黑色热缩管与电缆导体接触，表面有凹陷，不平滑。（d）内、外半导电热缩管的端部均没有用半导电带缠绕形成坡口。

3.2  错用材料造成悬浮电位引起局部放电

       利用该装置对某新投运10/8.7kV XLPE三芯电缆进行局部放电检测和定位，该电缆全长1720米，距离测试端755米处有一个冷缩中间接头。

       检测发现该电缆在2U0时C相放电量达到7500pC，定位发现放电缺陷就在接头处。测试情况如图3所示。

（a）单个脉冲分析及定位情况                     （b）三维谱图 

（c）放电量及放电位置                      （d）放电次数及放电位置

图3数据分析及定位情况

       经过解体分析，该电缆的导体连接金具外面均缠绕了PVC胶带，用兆欧表测量显示为绝缘材料，如图4所示。

图4 电缆解体图片

3.3  安装工艺粗糙且严重受潮引起的局部放电

       利用该装置对某新投运10/8.7kV XLPE三芯电缆进行局部放电检测和定位，该电缆全长260米，距离测试端87米处有一个热缩中间接头。

       检测发现该电缆在1.7U0时C相放电量达到1500pC，定位发现放电缺陷就在接头处。测试情况如图5所示。

（a）放电量及放电位置                      （b）放电次数及放电位置

图5数据分析及定位情况

       经过解体分析，该电缆工艺粗糙、受潮严重是造成局部放电较严重的原因，如图6所示。

（a）                              （b）

（c）                               （d）

图6 电缆解体图片

（a）中间接头两端分别出现4cm和2cm绝缘层的暴露情况，绝缘层直接与铜屏蔽网接触；（b）左右两侧电缆外半导电层断口处包裹的是热缩绝缘管；（c）左侧电缆铜屏蔽层有锈蚀,右侧电缆铜屏蔽层未发现锈蚀；（d）铜压接管未打磨，有尖角；端口处削角未打磨平滑。

4.     小结

       实践证明，OWTS电缆局部放电检测和定位装置现场应用比较方便，可以有效检测出10kV配电电缆的各种局部缺陷并对其进行准确定位。针对投运前的电缆和运行时间较长的老旧电缆进行检测，可以促进安装工艺的提高和避免电缆因长期运行逐渐劣化引起突发性事故的发生。