配电网中压电缆振荡波局部放电检测技术研究

王江波

（深圳供电局有限公司，广东 深圳 518000）

配电网中压电缆振荡波局部放电检测技术研究

王江波

（深圳供电局有限公司，广东 深圳 518000）

检测局部放电是提高电缆检修效率的重要方法，振荡波局部放电检测技术是一种新兴电缆检修技术，它能够精确找出电缆中的故障点。在振荡波局部放电检测系统中要解决局部放电检测中的干扰和放电缺陷类型的识别。本文将深入研究配电网中压电缆振荡波局部放电检测技术，进一步完善振荡波局部放电测试系统。

电缆；局部放电；振荡波

随着我国经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，城市电网得到了长足的发展，电缆作为城市电网重要的组成其发展迅速。众所周知电缆被深埋于地下，一旦电缆发生故障很难排除，这将影响人们的正常用电需求，因此提高电缆故障定位技术对保证供电需求十分重要。振荡波局部放电检测技术就是一种能够精准定位电缆故障的新兴技术，它能够有效提高电缆的检修效率。

1.振荡波局部放电检测技术的原理

电力电缆通常被埋于地下且其电容量通常都比较大，在现场进行工频电压下的局部放电检测十分困难。过去对充油电缆的检测采用的方法是直流实验，这种方法从很大程度上降低了对电源的要求。但是针对绝缘电阻很高并且在直流电和交流电下的电压分布区别比较大的电力电缆如XLPE而言，如果采用直流实验检测的话，在对XLPE电缆进行直流耐压实验后，会在电缆里特别是有缺陷的地方会存留大量的空间电荷，这些电荷的存在会使电缆在投运后发生击穿事故。如果采用超低频电源来检测这类电缆的话，实验花费的时间相对较长，而且这种方法对电缆的绝缘能力损耗比较大，很有可能导致电缆出现新的缺陷。

在进行局部放电检测时可以适当地施加0～28kV的直流电压，将开关闭合后，被测的电缆与电磁感应器之间会发生阻尼振荡。这种装置能够检测电力电缆的电容的有效范围是从0.05～2微法。

2.振荡波测试系统的定位技术

针对电力电缆局部放电的定位问题，初期的局部放电检测的方法是扫描电力电缆，而现在通常采用的电力电缆局部放电检测方法则是由70年代发展起来的方法，它的工作原理是利用局部放电脉冲在电力电缆中具有传播的性能，运用10MHz以上的高频扫描示波器对电力电缆进行定位测量，这种方法也被称之为行波法，其工作原理如图1所示。

注：（a）代表的是接线图；（b）代表的是检测阻抗上的脉冲信号图；（c）脉冲波在电力电缆上的传播；CDO代表的是示波器；PDS代表的是局部放电检测仪。

对于已经确定的绝缘型电力电缆而言，电缆中脉冲的传播速度可以看作是已知的常数，因此可以利用公式（1）计算出放点点距离电缆近端（高压端）的距离。

其中，L表示电缆的长度，V表示脉冲在电力电缆中的传播速度，τ表示两个脉冲信号的传播时延，也就是说τ=t2-t1。

电力电缆局部放电检测和定位装置正是应用OWTS振荡波原理来定位放电部位。

3.电缆振荡波局部放电检测技术存在的问题

在使用检测系统对电力电缆进行局部放电检测时，经常有系统不能正常运行的情况发生，本文将针对校准过程和加压测试过程中存在的技术问题进行分析。

3.1校准过程中存在的问题分析

校准是电力电缆局部放电检测过程中的关键环节，因此对电力电缆的校准必须正确，如果校准结果不准确会造成测试结果在定位上出现偏差。在校准过程中校准波形的开始脉冲波峰应设置在80%左右的地方，在末端会有反射脉冲的出现且相当明显，而且由两个脉冲波峰决定的传播速度必须在正确的范围之内，也就是说在交联电缆中脉冲的传播速度为170m每微秒，如果是纸绝缘电缆的话则其传播速度应为160m每微秒左右。而导致异常情况发生的原因有以下几种情形：（1）因为校准仪出现故障或者电量不足、频率不准确或者连接处发生脱落的现象都可能造成脉冲波波形发生畸变情形。（2）在对校准仪进行低量程校准的时候受到了背景灯干扰因素的影响。（3）在进行校准操作时没有打开校准仪或者现场的干扰比较大。（4）在进行校准操作时脉冲波峰并没有正好处于80%红线处。（5）电力电缆的长度输入错误，这将造成波速不准确；如果输入的电缆长度值恰好是电力电缆长度的两部的话，校准时的波速是正常的，但是波形会在1/2处出现集中的现象。（6）校准波形的原始脉冲信号的波形的极性不正确，这时可能是校准仪红黑线接反造成的。

3.2加压测试过程存在的问题

加压测试过程采用的是在测试时进行逐级逐相加压的办法，采用这样的方式出现异常情况的原因有：（1）在逐级加压时未注意到量程的最大值从而导致超出量程的情况发生，超出的部分系统并不会对其进行自动选取，这可能造成部分信息的丢失。（2）如果加压时出现异常的与始端局放信号类似的信号时，那么在进行测试时应将其尽量排除掉，否则会直接影响结果的精确程度，造成精度丢失的原因可能是线端与线头之间的距离不够；电缆或地线连接不良等。

4.振荡波局部放电测试系统的抗干扰设计

4.1电磁干扰的来源及传播途径

图1　行波法工作原理图

造成电磁干扰的本质原因是导体中的电流或者电压突然发生变化，造成其发生变化的原因可能是系统内部干扰，也有可能是系统外部干扰。根据造成电磁干扰的原因可将其划分为自然干扰和人工干扰两种情形。自然干扰的干扰源可能是静电、雷电和自然辐射，人为干扰源可能是传输电线中的杂波、接触器自身杂波和人工作业时产生的杂波等。电磁干扰的途径通常有两种形式：传导耦合方式和辐射耦合方式。

（1）直接耦合方式。将干扰信号经过电线对电路造成干扰。这些导线可以是连接设备的导线，也可以是供电源与负载之间的电线。这些导线在将有效信号传输出去的同时也将干扰信号传输了出去。

（2）漏电耦合方式。该方式是一种电阻性的耦合方式。当元件或导线的电阻降低时，因为这种情况的出现为电信号传输到逻辑元件对其造成干扰提供了条件。漏电耦合方式与直接耦合方式在干扰能量的传输形式上大致相同，但不同点是直接耦合方式直接通过导线进行能量的传输，而漏电耦合方式则是通过漏电阻来传递能量，它并不能够对信号进行传输，因此漏电耦合方式要比直接耦合方式的危害更加隐蔽，更加不易于发现。

（3）公共阻抗耦合方式。只有噪声源和信号源才具备这种耦合方式，这种耦合方式通常发生在两个不同的电路的电流流经同一个电阻时，一个电路的电压直接影响另一个电路的电压，常见的形式有公共地和电源阻抗两种。

4.2干扰信号的抑制方法

电磁干扰的抑制方法主要是根据电磁干扰三要素的角度进行考虑，在进行装置设计时避免电磁干扰条件的形成。可以从电磁干扰源的角度出发，在设计时就要对其进行消除或尽可能地抑制噪声干扰源，也可以从传播的途径角度出发，想办法切断干扰源的传播路径，这样就阻止了干扰源扩散到其他电缆或元件，与此同时提高设备的抗干扰能力也是十分必要的。抑制干扰信号的方法通常有屏蔽、滤波和接地这3种办法。因为振荡波检测装置综合了强电系统和弱电系统，该装置的内部电磁环境十分复杂，如果不能够很好地将电磁干扰问题解决的话会导致弱点系统暴露在强电的干扰环境中，造成采集系统、闭合开关和高压直流源的错误操作。为了使设备能够正常工作，在进行振荡波电磁装置设计与安装时就应该处理好各个元件间的电磁干扰设计。

结论

本文主要探讨了电缆振荡波局部放电检测技术的工作原理及其应用现状，并分析了振荡波局部放电系统尚存在的一些不足之处，即强电系统干扰弱电系统问题和局部放电信号缺少类型识别的问题。针对上述问题本文对振荡波局部放电检测系统中干扰的来源及性质进行了探讨，并提出了相应的屏蔽滤波结构，达到提高局部放电检测灵敏度的目的。

[1]王有元，王亚军，熊俊，等．振荡波电压下10kV交联聚乙烯电缆中间接头的局部放电特性[J]．高电压技术，2015，41（4）：1068-1074．

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