10 kV 电缆振荡波检测定位缺陷的现场测试

李 灏

（国网四川省电力公司自贡供电公司，四川 自贡 643000）

0 引 言

随着供电可靠性要求的提高，电力电缆在传输电能过程中扮演着越来越重要的角色。随着电缆长度的增加，电缆故障的概率随之也会增加，其原因如下。一方面，电缆的故障率会随着时间的增加而逐渐提高。电缆在运行过程中会受到外界因素的影响，如潮湿、温度、机械损伤等缺陷，同时电缆本身的老化及内部局部放电程度增加也会导致故障率的升高。另一方面，电缆越多，日常巡视维护和检修的成本也就越高，同时增加了检修工作量和复杂度。

电力电缆长度的增长与故障率增加有一定联系。为了有效地解决这一问题，保障电缆的正常运行和可靠性，需要对电缆进行定期检测和维护。目前，电缆线路运检已经从传统的人工巡检和故障抢修模式转变为采用在线或离线监测的方式，能够及时发现和修复缺陷问题，降低故障发生率，减轻工人的劳动强度，提高电缆的可靠性和安全性。

1 几种电缆检测方法的比较

1.1 直流耐压试验

直流耐压试验可以发现电缆内部最严重的放电缺陷， 但是并不是所有的缺陷都可以通过此类方法辨别，且该种试验方法对电缆绝缘损伤较大，是一种破坏性的试验。

1.2 变频串联谐振电缆试验

变频串联谐振试验由于试验工况接近电缆的运行工况，成为国内目前应用较广泛的试验方法。此试验方法基于变频谐振电路，将待测电缆作为谐振电路中的一部分，通过改变谐振频率的方法使得待测电缆处于谐振状态。串联谐振电缆试验检测的是整条电缆的谐振情况，不能对电缆上的局部故障进行有效的检测，而且测试结果只是表面现象，不能对缺陷位置进行精准的定位。

1.3 超低频（ 0.1Hz ）试验

超低频（0.1 Hz）试验耗时较长， 而且可能会对电缆的主绝缘造成严重的损伤，甚至可能会导致电缆投入使用后出现新的故障问题。该方法只适用于中压（6 ～35 kV）交联聚乙烯电缆，并且对于电缆长度范围要求较高。

1.4 电缆振荡波检测

经过长期的实践和研究发现，电缆振荡波检测是检测电缆是否存在局部放电故障、提高电缆状态监测水平、延长电缆运行周期的一种先进手段，主要应用于交联聚乙烯电缆、油纸电缆等各种型号电缆的状态监测和检修中，能及时检测电缆的问题，为电缆的运行和维护提供有效的技术支持。运用振荡波局放测试方法，往往能够发现用其他试验方法不能发现的隐匿性的绝缘缺陷，为及时处理这种缺陷提供参考。

由于电缆振荡波试验是一种非破坏性试验方法，对电缆的保护作用较强，避免了破坏电缆绝缘。电缆振荡波试验还可与其他测试方法结合使用，可以全面、深入地了解电缆设备的性能和故障情况。振荡波频率与工频相近，模拟试验状态与实际运行状态的电压，可以有效减少直流或交流耐压测试端沿面放电带来的干扰，这样采集到的数据准确性更高[1]。

2 电缆振荡波局放测试的工作原理

电缆振荡波局放测试原理如图1 所示。

图1 电缆振荡波局放测试原理

10 kV 电缆振荡波局部放电检测基本原理如下。电缆振荡波试验装置会向待检测的电缆发送一个短时脉冲信号，这个信号会沿着电缆传输，直到碰到电缆中的缺陷。当信号传播到电缆中的缺陷点时，信号会反射回来，这个过程类似于声波在终止点处的反射。如果电缆中的缺陷点是一个开路、短路、接触不良故障，会立刻反射一个比较大的信号，而如果是电缆中存在局部放电或者多个放电点，反射信号的时间将更长[2]。电缆振荡波试验装置在分析电缆的等效阻抗和振荡波的传播时间时，将表示线路上缺陷反应的反射信号进行比较和计算，可以确定发生故障的电缆长度及故障的类型。通过分析接收到的反射信号，根据该信号的返回时间和强度可以看出在电缆哪里发生了缺陷，通常误差小于5%，可以实现对电缆质量的全面了解，从而进行必要的维修或更换操作[3]。该技术常用于电力电缆的状态检修，以提高电缆的可靠性及工作效率。

3 电缆诊断性试验的现场测试

对自贡市自流井区10 kV某线路#30杆塔至10 kV某线路#31 杆塔段电缆进行停电试验。该电缆计划于2020年彩灯节前投运，全长1 637 m，中间接头有6个，位置分别为158 m、428 m、724 m、1 046 m、1 219 m、1 454 m，三相绝缘电阻分别为A 相200 GΩ、B 相200 GΩ、C 相200 GΩ。在采用振荡波局放检测时，发现A 相第一个接头处（158 m 位置）局放信号超标，如图2、图3 所示。

图2 电缆振荡波局放图谱

图3 A 相电压加压图谱（可见明显的局放信号）

根据现场检测人员的综合分析评估后，确定A相电缆在距离测试端158 m处存在集中局部放电信号，放电量大小为590 pC，参考规程新投运电缆中间接头局放的阈值为300 pC。为进一步提高供电的可靠性，避免停电事故的发生，现场相关负责人员决定对该条电缆中间接头位置进行解剖重新处理。图4 所示为现场解剖处理过程。

图4 现场解剖图

现场解剖后，A 相电缆中间接头158 m 处可见压接管与主绝缘连接处未进行半导电层的过渡处理，如图5 所示。若在电压运行过程中存在尖端导致连接处绝缘场强发生畸变，在振荡波加压过程中容易在此处产生局放脉冲信号，由此可见振荡波局放检测可对新投电缆的投运条件进行检测[4]。

图5 现场解剖A 相主绝缘与连接管处对接不平滑、场强分布不均

检修人员现场随即将交联聚乙烯电缆铜屏蔽、半导电层、电缆主绝缘按施工工艺进行打磨、清洗，对电缆铜屏蔽、半导电层、电缆主绝缘之间边缘处进行平滑处理，并用半导电带搭接缠绕2 mm，以实现电位平稳过渡，避免再次发生局部放电。消缺后复测局放信号消失，在158 m 处未发现集中局放点，如图6 所示。在A 相中间接头处理后，从加压波形图可见周期性出现的局放信号均为外界背景干扰值。如图7所示，结合专业软件分析后判断A 相局放分布图未发现明显局放点，由此可确定A 相中间接头缺陷消除完成。缺陷处理后图片如图8 所示。

图6 复测局放图谱

图7 1U0 加压过程中周期性出现的干扰信号

图8 缺陷处理后图片

通过本次电缆诊断性试验的工作开展，对自贡供电公司所辖10 kV 电缆线路老旧电缆的运行工况及质量情况进行了摸排，已初步有根据地建立了相关电缆运行管理台账，为日常精细化运维工作奠定了良好的基础[5]。

4 结 论

振荡波检测可以准确检测电缆的局部放电情况，客观反映出电缆的使用状况和运行环境，并且可以实时监控电缆本身、附件、接头等各个环节的施工质量和运行检修情况。因此，振荡波测试在保障电缆安全和稳定运行方面具有重要意义，也是国内电缆试验研究的重要方向。