10kV电缆局部放电的振荡波电压法检测

10kV电缆局部放电的振荡波电压法检测

2013年 第7卷 第4期 2013，Vol. 7，No. 4

南方电网技术

SOUTHERN POWER SYSTEM TECHNOLOGY

中图分类号：TM855.2

高电压技术

High Voltage Technology

文献标志码：A

文章编号：1674-0629(2013)04-0034-05

10 kV电缆局部放电的振荡波电压法检测

陆国俊，熊俊

（广州供电局有限公司 电力试验研究院，广州510410）

摘要：介绍了振荡波电压法检测电缆局部放电状态的基本原理、技术参数、主要测试步骤。利用电缆振荡波局部放电测试系统对一段长294 m的10 kV XLPE电缆进行了局部放电测试。测试中发现了电缆中间的接头部位存在局部放电现象，经解体检查发现该接头内部受潮和热缩管收缩不均匀，导致与主绝缘界面存在气隙，估计该接头可能是造成该电缆局部放电的主要原因；在更换该中间接头后，复测结果正常。检测结果验证了该项技术的有效性。 关键词：配电网；电缆；振荡波电压法；局部放电

The Partial Discharge Diagnosis of 10 kV Cables by Using

Oscillating Wave Voltage Method

LU Guojun，XIONG Jun

(Test and Research Institute, Guangzhou Power Supply Co., Ltd., Guangzhou 510410, China)

Abstract: Introducing the basic theory, technical parameters amd main test procedures of oscillating wave test system (OWTS), this paper makes an insulation diagnosis of a 10 kV 294 m cable with one joint by using oscillating wave voltage method, founding that there is partial discharge in the joint, as well as a disintegration of the joint, founding that there is air bubble in the main insulation interface of the joint due to its damping and the uneven shrinking of heat shrink tubing, and thus proposes that the joint may be the main cause of the partial discharge. After replacement of the joint, the result of again diagnosis of the cable is good. It proves that the proposed diagnosis technology is effective.

Key words: power distribution network; cable; oscillating wave; partial discharge

电力电缆的交接或预防性试验主要有直流耐压试验、工频交流耐压试验、超低频耐压试验以及振交流耐压是目前国内荡波电压试验等四种方法[1–3]。

外运用得较多的一种电缆耐压试验方法[4]，不过这些方法对试验设备的容量要求较高。

振荡波电压法检测能与电缆局部放电发生的具体位置直接关联，便于测试人员掌握电缆的局部绝缘状态和施工单位组织消缺处理；而且振荡波电压法无损伤性、便于现场操作等，因此在检测电缆局部放电领域受到行业内越来越多的关注[5–10]。

本文介绍振荡波电压法电缆局部放电检测与定位系统的基本原理、技术参数及主要操作步骤，并介绍一起利用该项技术检测电缆局部放电的案例。 基金项目：中国南方电网有限责任公司科技项目（K-GZM2013-023）；

广东电网公司科技项目（DK0010GZ0006）。

Foundation items: Supported by the S&T Project of CSG Corporation (K-GZM2013-023); Supported by the S&T Project of Guangdong Power Grid Corporation (DK0010GZ0006).

1 基本原理

1.1 振荡波电压法的原理

振荡波电压试验方法的基本思路是利用电缆等值电容与电感线圈的串联谐振原理，使振荡电压在多次极性变换过程中电缆缺陷处会激发出局部放电信号，通过高频耦合器测量该信号从而达到检测目的[11]，试验接线图如图1所示。

整个试验回路分为两个部分：一是直流预充电回路；二是电缆与电感充放电过程，即振荡过程。这两个回路之间通过快速关断开关实现转换。

图1 振荡波电压法检测系统示意

Fig. 1 Schematic View of the Damped AC Circuit

10kV电缆局部放电的振荡波电压法检测

第4期

陆国俊，等：10 kV电缆局部放电的振荡波电压法检测 35

1.2 主要技术参数

采用的电缆振荡波局部放电测试系统是德国SebaKMT 公司28 kV电压等级的产品，型号为OWTS M28，该系统对电缆的直流充电电压最高能够施加到28 kV，主要技术参数为：输出电压峰值28 kV，输出电压有效值20 kV；谐振电感0.8 H；回路电阻20 ；电容范围0.025～2 μF；电缆长度0.13～10 km；谐振频率50～800 Hz。该套系统能够考虑10 kV检测的10 kV电缆长度为0.13～5 km[12]。

电缆的运行年限、敷设环境及接头的制作情况等因素，较理想地检测范围一般在3 km以内。 1.3 局部放电定位原理

振荡过程中，利用行波法对局放信号进行定位。测试一条长度为l的电缆，假设在距测试端x处发生局部放电，脉冲沿电缆向两个相反方向传播，其中一个脉冲经过时间t1到达测试端；另一个脉冲向测试对端传播，在电缆末端发生反射，之后再向测试端传播，经过时间t2到达测试端，如图2所示。

缆的整体绝缘状态及三相绝缘电阻值的不平衡度。

2） 行波法电缆测距，主要目的是确定电缆长度、中间接头数量及相对位置（已知上述参数时可不测）。

3） 将OWTS系统按照说明书要求接线，并进行局部放电量校准。主要目的是为了掌握不同幅值的局部放电校验信号在被检测电缆中的衰减特性。

4） 进行加压试验。推荐加压次序参考如表1所示。对新投运电缆，施加电压可最高加至2U0，且需要在U0下进行再次测量以确认经过试验电缆绝缘状态未受到明显影响。采用逐级加压方式，主要考虑到尽可能避免缺陷处直接发生击穿及获得合理局部放电起始电压。

表1 OWTS推荐的加压步骤

Tab. 1 Test Procedures for OWTS

施加电压

U0的比率

次数

说明

测试背景噪声 0 1 0.5 1 0.7 1 0.9 1

额定运行电压下的测试 1.0 3 1.1 1 1.3 3

IEC 60502要求的局部放电测试电压 1.5 3 线电压 1.7 3

图2 脉冲反射法原理示意

Fig. 2 Drawing of Pulse Reflecting Method

1.0 1 对电缆放电 0 1

5） 复测绝缘电阻。确认经过测试，电缆的整体绝缘水平未受到影响。

6） 评估电缆状态。对每个电压幅值下的局部放电数据进行分析，获得所有电压值下局部放电幅值与电缆位置的关系。根据局部放电集中性、局部放电幅值对被检测电缆绝缘状态进行评估。新能源电网公司22 kV交联聚乙烯配电电缆状态检修的参考经验见表2。

根据两个脉冲到达测试端的时间差，可计算局部放电发生位置，即

x(l x) l

,t1 , t2=

vv

11

x l v(t2 t1) l v t 。

22

式中：v为电缆中的波速。

脉冲反射法在10 kV电缆找故障中被广泛采用，一般原则是入射波幅值大于反射波；入射波上升沿更加陡而反射波脉冲更宽。

3 应用案例

3.1 基本情况

被测XLPE电缆全长294 m，额定电压等级8.5 kV/15 kV，有一个热缩式中间接头，投运时间2005年，运行电压等级为10 kV。先后于2001年4月8日和4月20日对该条电缆开展振荡波局部放电检测

2 主要测试步骤与状态检修原则

振荡波电压法测试的主要步骤有：

1） 绝缘电阻测量，主要目的是掌握被检测电

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