影响交联电缆局部放电试验的若干问题

金金元

(浙江晨光电缆股份有限公司，浙江平湖314204)

0 引言

串联谐振局部放电试验系统是一种使用频率很高的试验设备，所以在连续试验使用过程中同生产设备一样，出现设备故障的可能性比较大。由于测试设备系统的组成复杂、技术要求高，加之测试过程中影响因素众多，因而测试过程中常常会遇到各种各样的问题:检测系统本身的仪器或设备出现问题;试验终端损坏或屏蔽室大门开启的电气及机械传动装置出现故障;此外压器油也会出现各种问题等。事实表明，无论试验系统本身出现哪种性质的故障，都会造成电缆出厂试验过程的中断，给产品的按时生产和交货造成影响。所以，对电缆局部放电试验系统的正确使用和解决设备突发问题的能力，日益成为电缆生产厂家不得不关注的问题。

因此，对测试人员而言，如何能快速确定试验过程中产生的各类问题的原因，并能及时地解决，这对产品的生产和质量的控制具有重要意义。

1 电抗器造成的故障

1.1 电抗器的故障分析

电抗器是局部放电试验的核心部件，其内部线圈铁芯因长其上下频繁移动或试验的电缆长度较长时，在试验过程中电抗器噪音较大，容易造成震动，可能使其机械传动部分的一些行程开关的底部固定螺丝发生松动，造成行程开关动作失灵，给电抗器及励磁变压器内部绕组不同档位的切换造成闲难。

2004年，本公司从美国希波公司引进的110 kV电缆局放试验设备就发生过类似故障。当电压升至82 kV时设备突然出现局放，从故障局放波形图来分析，不是电缆产生的局放。为此，专门对整个设备的接线、容易出现问题的地方都检查一遍，还是无法找到故障的原因。联系了美国专家来公司诊断，查出原因是在电抗器内部出现了问题，需把电抗器运回美国维修。但考虑到电缆交货非常急，只能在公司现场维修。我们联系了上海杰智电工的有关专家，立即进行现场诊断，发现问题是出在电抗器内部。经过研究决定，利用国内的技术力量现场打开电抗器进行维修。原来是电抗器机械传动部件长期运行发生松动，造成火花放电，表面电缆绝缘纸已烧焦(见图1用手指所指的绝缘纸发黑部分)。电抗器机械传动部件松动，在升高压时产生火花放电，连转动轴承都烧焦了(见图2)。

1.2 排除电抗器故障的方法

这类故障原因找出后，应对准下药:在电抗器的顶部找到相应“高压开关”切换档位为对应的行程开关，将其底部固定住;按照烧坏传动部件的尺寸加工了配件，重新固定拧紧各个部件的螺栓;重新包上电缆绝缘纸，将电抗器按原样安装好。

电抗器因故障而打开盖板，维修完毕后，如果没有及时进行干燥去湿和抽真空处理，则会造成局放设备在实际应用过程中即使空载时也会发生局部放电现象，导致设备无法正常使用。因此局部放电试验系统的电抗器部分在进行维修处理并且重新安装就位后，一定要对其抽真空、去湿和干燥处理。

图1 电抗器机械传动部件电缆纸烧焦

图2 电抗器机械传动火花放电烧焦

本公司在此次电抗器故障维修完毕后，特地从嘉兴电力公司借来一套抽真空、去湿和干燥设备，电力公司也专门派专家一起对电抗器进行现场抽真空，去湿和干燥处理了120 h，同时设备进行空载局部放电试验，考核其实际使用性能，以保证设备性能满足试验的要求。

2 “假击穿”现象

2.1 电缆“假击穿”出现的原因及排除方法

高压电缆在试验过程中有时会发生“假击穿”现象，其原因有两个:(1)设备调压器经长期使用后，线圈与电刷接触的环氧平面及调压器裸露滑道的碳刷磨损物较多，造成电刷在移动调压过程中导轨表面局部存在火花放电，使试验系统在调压过程中频繁出现火花放电报警。2010年，我公司就发生过类似故障(见图3)，调压器线圈与电刷接触面长期上下移动，使接触面出现接触不良而产生火花放电，铜线圈表面已被严重烧焦。(2)电抗器的高压套管、高压滤波器的耦合电容、校准电容以及电感线圈之间的高压连接引线端部，经常会因升高压时上下移动造成线鼻子固定螺丝产生松动，导致设备线路局部出现接触不良而产生火花放电现象，使系统频繁出现火花放电报警，造成“假击穿”。

要排除电缆的“假击穿”现象，一定要在试验设备空闲时段或在维护中定期对调压器点刷滑动导轨表面进行清洗。可利用变压器油定期对导轨表面擦拭，同时对线圈的电极碳刷及时进行维护和保养，以延长调压器的正常使用寿命;另外还应该对设备高压滤器的高压连接线进行检查和紧固处理。

2.2 高压引线“假击穿”的原因及排除方法

局部放电试验系统中的高压引线快速接头在实际使用过程中出现的问题也比较多。为了提高电缆局部放电试验的效率，目前大部分电缆制造企业均采用了比较经济、安装速度快、效率高的试验油杯，但在使用中经常会因试验油杯过重，造成高压引线快速接头与试验油终端出现“虚连接”现象，导致高压试验引线与油杯终端底部局部接触不良而出现放电，造成电缆“假击穿”。

长期的局放试验工作经验表明，高压引线在实际使用过程中需要经常定期修理和更换。试验系统的一些同轴电缆信号线接头处有时还会出现接触不良现象，给试验造成麻烦。因此在平常试验过程中，应该适量备用一些两头封装好的同轴电缆信号线及高压引线，以便在上述问题出现时，迅速更换，提高试验的效率和精度。同时对出现问题的同轴电缆信号线及高压引线及时维修好，以备下次使用。这样可彻底避免电缆局部放电试验过程中出现“假击穿”现象。

3 局放信号采集器

3.1 故障原因

在电缆局部放电试验时，局放信号是通过一信号采集器采集后，再传输到局放控制室。因为局放信号采集器经常放在屏蔽试验室高压滤波器的小平台上，离高压试验室的地面较近，试验时间长了，会有潮气进入信号采集器内。该装置受潮后会造成里面的线路短路，严重时会烧坏里面的元件。

3.2 处理方法

为了防止局放试验设备受潮，需经常对设备做清洁，特别是我公司地处长江三角洲地带，并且靠近杭州湾，每年的5月底至7月初是黄梅季节，局放试验室环境非常潮湿。为此，在局放试验室内特地安装了除湿机和烘干机，及时消除潮气。

4 屏蔽室电动大门

4.1 故障原因

局放试验屏蔽室电动大门是局放试验过程中一个容易出现问题的部分。由于高压局放试验室的大门面积大，重量比较重，若机械传动、连锁装置的设计不合理或试验过程中的操作失误，会使大门在开启关闭中出现卡死现象。这不但对电动大门的行程导轨和机械传动齿轮造成损坏，而且严重影响了电缆正常试验工作的顺利进行。此外在电缆的试验过程中由于屏蔽室大门开启和关闭过程惯性较大，其开启关闭到两头后对设备机械部分的冲击较大，所以造成电动门出现问题的几率增大。在整个局部放电试验系统的设计和现场建设初期，电动屏蔽室大门的现场精细化设计和安装往往容易被忽视，其设计过程一般都比较粗糙，这给后期的使用、维护、修理等都造成较大的困难和麻烦。如果大门关的不密，电缆局放试验时会有干扰信号，影响了正常的局放试验。

4.2 解决方法

在建设屏蔽房时，一定要对屏蔽室大门传动装置进行合理设计，对大门应进行精细化设计和精细化制作，从而保证屏蔽室大门平稳、轻松、可靠地开启和关闭，降低设备故障率，另外稍有问题应及时修理，保证局放试验能够顺利进行。

5 局放试验终端污染

5.1 油终端的污染及处理方法

目前的中压电缆局放试验一般都采用油终端，这种油大部分均采用变压器绝缘油。电缆在局部放电试验过程中变压器油的用量不算太多，但这种油使用时间长了，会在油内慢慢积累一些铜屑脏物。如果积累多了没有及时处理更换，在局放试验时会造成局放数据偏大，测试数据不真实。因此，当油内有脏物时，必须更换清洁的变压器油。当试验产品的数量比较大时，试验场地往往多处积油，表面异常光滑。试验人员在进入屏蔽室工作时容易发生滑倒受伤。此外，屏蔽室地面长期积油后，也会逐渐腐蚀绝缘地坪，造成地面坑洼不平。笔者曾参观过一些使用了多年的局放屏蔽室，发现普遍存在绝缘地坪表面坑洼不平现象。

如果试验用的变压器绝缘油内有脏物时就将其废弃，必然会造成试验成本的成倍增加。因此在试验系统场地内配备变压器油过滤装置，这种油重新过滤一下后还可以使用，这样就可以将变压器绝缘油反复多次利用，减少试验成本。同时还应配备接油装置或器具，避免油对试验场地的污染。为了保护绝缘地坪，我公司在局放屏蔽室绝缘地坪表面覆盖了一层钢板对水泥地坪加以保护，并且把试验室地面做成环氧地坪，确保地面整洁。

5.2 试验终端故障及处理方法

试验终端使用质量的好坏，也成为影响电缆局部放电试验进度的关键性因素(见图4局放试验油杯)。油杯杯壁在试验时被电缆端头长期刮擦后，可能在油杯杯壁的内表面造成划痕残留，油内的一些脏污和微小杂质会沉淀残留在挂痕内，缓慢形成放电通道，最终在油杯内壁表面发生滑闪放电现象，造成油杯表面击穿和炸裂。其击穿原理和铁搭导线悬式绝缘子串表面击穿原理类似。导线悬式绝缘子串表面时间长了会吸附空气中的灰尘、鸟粪等物质，造成表面绝缘能力的下降，导致绝缘子表面污闪炸裂现象的发生。电缆试验用油杯终端也一样，随着使用时间的推移，其内壁和外壁表面的光洁度和绝缘能力肯定会下降，当试验电压较高时，很可能会造成油杯的有机玻璃管被炸裂，一般油杯的金属电极底座不会损坏。

图4 10 kV电缆试验终端

鉴于上述实际情况，我们可以单独多购买一些有机玻璃管作为备用，因为重新买一套整体油杯的价格比较贵，油杯的上下两部分金属电极底座还可以重复使用。这样可以节约试验成本，在试验终端发生问题后及时更换处理，以保证生产和试验的正常进行。

5.3 电缆本体端部故障及处理方法

电缆的绝缘外屏蔽剥离长度、外屏蔽与绝缘界面的处理情况、外屏蔽剥离后在绝缘表面是否有残留物等等，这些处理不好均有可能造成电缆局放数据偏大;另外，屏蔽半成品上盘始端的试验预留长度，端头附近是否有机械损伤等，都将是影响试验顺利进行和产品合格与否的关键问题。

其具体处理方法如下:(1)电缆端部的外屏蔽剥切长度应视电缆电压等级而定，10 kV电缆的外屏蔽剥离长度约8～15 cm，35 kV电缆的外屏蔽剥离长度约30～35 cm，110 kV及220 kV电缆的外屏蔽剥离长度则更长，应根据水终端的长度来决定。(2)外屏蔽剥离后绝缘表面不能有残留物，如有轻微残留物，则应把残留物用玻璃刮掉或采用其它方法处理掉;外屏蔽剥离后，屏蔽与绝缘的界面应光滑圆整，不能有凹凸不平或尖齿现象出现。(3)假如电缆端部受到过机械损伤，应把损伤部分处理掉，有时电缆端部损伤后造成终端试验长度不够时应重新复绕，重新制作电缆终端。所有这些处理完后，局放试验才能顺利进行。

6 结束语

根据目前国内电缆生产所处的技术水平，交联电缆在实际生产过程中，局部放电超标和交流电压击穿的比例只占到极少数。因此，要解决电缆局部放电试验过程中遇到的上述问题，需要试验设备生产厂和电缆制造商通力合作，不断深入到交联电缆局部放电试验现场，及时发现检测过程中出现的问题，不断优化和完善试验系统的功能，同时要提高电缆现场检测人员的素质和水平，为交联电缆制造工艺的改进和产品质量保障提供强有力的技术支持。

［1］GB/T 3048—2007 电线电缆电性能试验方法 第12部分:局部放电试验［S］.

［2］葛景滂，邱昌容.局部放电测量［M］.北京:机械工业出版社，1984.

［3］JB/T 10435—2004 电缆局部放电测试系统检定方法［S］.