1、OWTS振荡波电缆局部放电检测和定位装置应用初探 冯义 1 武光宇 1 陶诗洋 1 涂明涛 1 王鹏 2 周作春 2 刘庆时 2 李华春 3 姜绿先 3 陈平 3 1.北京市电力公司试验研究院 2.北京市电力公司生产技术部 3.北京市电力公司电缆公司 摘要 OWTS 振荡波电缆局部放电检测和定位技术，是目前国际上应用比较广泛的能够有效检测和定位 10kV 配电电缆局部放电的位置且检测本身不对电缆造成伤害的先进技术。北京市电力公司 2008 年初引进该技术，并成功的应用到奥运场馆及配套设施的电缆检测中，发现了多起电缆接头缺陷，取得了较好的成效，为奥运保电工作作出了一定的贡献。本文主要从该装置的使
2、用方法、现场经验、案例分析等方面进行介绍，为该技术的进一步推广应用、改进创新提供技术参考。 关键字： OWTS 局部放电 检测 应用 0. 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
3、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
4、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
5、，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
6、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
7、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
8、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
9、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）
10、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
11、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）
