35 kV XLPE 电缆局部放电异常分析

卫文婷，李 跃，周 瑜，陈云飞，魏占朋

（1.国网天津市电力公司电缆分公司，天津 300000；2.国网天津市电力公司检修公司，天津 300000）

0 引言

随着我国电力工业的不断发展，高压 （Cross-Linked Poly-Ethylene，XLPE） 电缆因其美化城市、节约输电走廊以及提高供电可靠性的优势，在城市电网中的地位日益凸显，其安全可靠运行也已成为城市电网健康稳定的重要保障。

电缆带电检测［1］运用红外线、紫外线、高频［2］、特高频［3］、超声波和振荡波［4］等 传感探测技术，通过对电缆设备温度、局部放电等信号的检测与分析，能够在不影响电缆设备正常运行的情况下，了解电力设备的绝缘状况，还能及时发现前期制造与安装相关问题，确定绝缘故障的原因及其严重程度［5］。

目前，输配电电缆制造技术已达到了相当高的水平，电缆本体产生局部放电现象［6］的概率很低，然而电缆终端和中间接头［7-9］由于其绝缘结构复杂，现场制作安装受工艺水平、环境条件［10］的影响等，长期运行后可能在绝缘薄弱部分产生局部放电现 象［11］。

对天津电网220 kV 某变电站带电检测发现35 kV电缆出线存在高频局部放电异常信号，首先给出异常设备基本情况；其次针对高频检测结果进行分析，并与历史数据进行对比，确定此出线A 相存在局部放电；进而利用电缆振荡波测试系统（Oscillating Wave Test System，OWTS） 加压测试，验证该线路9号接头A 相存在局部放电；再次给出更换下来的电缆中间接头的解体分析情况，对于过程中发现的接地网锈蚀、内护套受潮，铜芯锈蚀等现象以及放电痕迹进行了分析和推演，对该中间接头的局部放电源进行查找确认，最后对局部放电产生原因进行分析。

1 实例基本情况

1.1 线路情况

某35 kV 电缆出线属于纯电缆线路，从天津220 kV A 变电站317 间隔到B 变电站335 间隔，全长3.315 km，敷设方式为排管敷设，接地方式为直接接地，电缆型号为塑力线缆YJY22，起点为35 号塔，终点为A 站2212 间隔，2008 年9 月26 日投运，电缆线路共14 组中间接头。

1.2 缺陷过程描述

2019 年3 月14 日，运用高频局部放电仪对220 kV B 变电站35 kV 电缆出线进行站内电缆带电检测工作时，发现某35 kV 线路高频局部放电异常，放电图谱具有典型的局部放电特征。查找历史数据发现，2018 年1 月5 日曾对该线路开展过高频局部放电检测，发现A 相存在异常局部放电信号，并且放电图谱与2019 年3 月14 日所得的图谱十分相似，应为同一信号。

2019 年4 月3 日，在A 变电站内对该35 kV 线路进行停电OWTS 振荡波局部放电检测，发现A 相距A 变电站2 393 m 处中间接头放电量过大，超出规程标准。对定位的9 号接头进行解剖，发现接头受潮并存在放电痕迹。

2 带电检测结果分析

2.1 高频局部放电分析

2019 年3 月14 日，在220 kV 某B 变电站电缆夹层对35 kV 某线路电缆进行高频局部放电检测，由于电缆接头A、B、C 三相的3 条地线都放在高频电流传感器里，因而只得到1 组放电图谱，结果如图1 所示。

图1 35 kV 某线路电缆高频局部放电检测数据

由图1 可知，放电信号在正负半轴呈现180°的相位相关性，放电波形具有典型脉冲震荡衰减特性，放电信号频率主要分布在1.4～3.6 MHz，放电幅值达到了120 mV。由此可以判断该35 kV 线路存在疑似局部放电信号。

2018 年1 月5 日，在A 变电站内对该线路开展的高频局部放电检测中，亦发现A 相存在异常局部放电信号，检测结果如图2 所示。

从图2 可以看出，该线路A 相放电幅值最大超过了140 mV，放电图谱在正负半轴呈现180°的相位相关性，放电波形具有典型脉冲衰减特性，放电信号频率主要分布在1～3.2 MHz。从而推断35 kV 该线路A 相存在疑似局部放电信号。

经过对比，发现2018 年1 月5 日检测的该线路异常信号与2019 年3 月14 日放电类似，应为同一信号。该35 kV 线路A 相存在疑似局部放电信号，由于放电信号频率较低且检测地点为变电站内电缆终端附近，因而推测局部放电信号来自线路侧。

2.2 OWTS 振荡波局部放电分析

2019 年4 月3 日，在A 变电站对35 kV 该线路进行停电OWTS 振荡波局部放电检测，依据DL／T 1576—2016 《6～35 kV 电缆振荡波局部放电测试方法》，根据振荡波加压测试整根电缆的情况，得到的局部放电分布如图3 所示。

图3 局部放电分布

该35 kV 线路共有14 组接头，起点位置为A 变电站317 间隔，终点位置为B 变电站335 间隔，在起点位置进行测试，其接头对应位置如表1 所示。

表1 该35 kV 线路接头位置

根据振荡波局部放电测试结果和该线路接头位置可知，B、C 相电缆不存在局部放电异常现象，而A相距A 变电站2 393 m 处的9 号接头存在局部放电，放电量达到了10 000 pC。表2 为10～35 kV XLPE 电缆配电电缆判断标准［12］，对于投运超过1 年的接头放电量超过500 pC 就应及时更换接头，而A相电缆9 号接头的放电量已远远超过参考临界值。

表2 典型XLPE 电缆参考临界局部放电量

综上，该35 kV 线路A 相9 号接头存在局部放电，应及时更换接头。

3 缺陷解体分析

3.1 接头解体情况

2019 年4 月10 日，对9 号接头进行解剖，如图4 所示，发现接头的应控管存在放电痕迹，黑红管和红管内部存在黄色不明物。经过解剖分析，最终确认该终端存在缺陷。9 号接头接地网严重锈蚀、内护套存在明显水渍，且A 相铜芯出现锈蚀现象，如图5 所示。

3.2 解体结果分析

根据解剖结果分析，由于施工等原因，在内护套管进行热缩时，可能出现热缩温度过高或烘烤时间过长等现象，导致内护套管出现裂痕，防水不良，接地网锈蚀严重。

图4 35 kV 线路A 相9 号接头解剖

图5 9 号接头存在锈蚀

9 号接头发生放电可能有两方面原因：一是接头制作过程中在剥离半导电层时，在端口处出现下刀过深产生刀口，导致主绝缘划伤，刀口处场强集中，引发放电；二是线芯处应力疏散胶密封不良，导致线芯内水分渗出，进入应力控制管内，从而导致局部放电的发生。

放电过程中伴随化学反应，导致应力控制管、红管及黑红管上某些反应过程生成物析出，导致红管及黑红管内部出现黄色物质。

4 结语

针对天津电网35 kV 某线路带电检测发现的异常信号，进行了检测分析，最终确定是线路9 号中间接头存在局部放电。造成本次局部放电缺陷的原因是接头制作过程中在剥离半导电层时，主绝缘划伤或线芯处应力疏散胶密封不良，导致线芯内水分渗出，进入应力控制管内。建议在中间接头制作过程中，保证半导电层断口平直、光滑、均匀过渡，不要伤及主绝缘，线芯压接后应除去表面毛刺，以达到均匀电场分布、减少局部放电现象发生的目的。

改进建议：高频局部放电检测设备轻便、操作简单、检出率高，且可在电缆带电运行情况下进行，可以作为电缆线路局部放电检测的常用普测手段；通过高频局部放电检测发现的疑似信号，可针对性地开展振荡波检测，进一步证实局部放电信号并确定局部放电位置；运用带电检测手段指导停电计划，可大大减少停电次数，保障安全可靠供电；在电缆带电检测工作中还可尝试涡流探伤、成像探测与智能感知等新技术，完善多手段在线监测。