電纜振蕩波局放檢測(cè)在供水企業(yè)中的應(yīng)用

左敦晨

摘 要：該文列舉了10 kV交聯(lián)聚乙烯電纜預(yù)防性檢測(cè)的方法，并對(duì)各項(xiàng)檢測(cè)方法進(jìn)行了總結(jié)和分析，引出使用振蕩波局放檢測(cè)的必要性，詳細(xì)介紹了電力電纜振蕩波局放檢測(cè)的工作原理、檢測(cè)的方法和診斷的標(biāo)準(zhǔn)。該文根據(jù)10 kV交聯(lián)聚乙烯電纜振蕩波局放檢測(cè)在供水企業(yè)的應(yīng)用案例與實(shí)際效果，分析了使用振蕩波局放檢測(cè)技術(shù)對(duì)水廠供電線路電纜檢測(cè)的必要性。

關(guān)鍵詞：10 kV；局部放電；振蕩波

中圖分類號(hào)：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市供水壓力也在逐步提升。水廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行，離不開供電安全。水廠如果出現(xiàn)進(jìn)線電纜故障，導(dǎo)致停產(chǎn)，將影響到城市局部區(qū)域的居民用水和經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)，后果非常嚴(yán)重。但電纜由于深埋地下，敷設(shè)在地下排管內(nèi)，一旦發(fā)生故障很難進(jìn)行查找。因此，定期對(duì)水廠供電線路電纜進(jìn)行預(yù)防性檢測(cè)，事先發(fā)現(xiàn)電纜的潛在缺陷，阻止缺陷的進(jìn)一步發(fā)展，從而避免最終發(fā)展為突發(fā)性故障，顯得尤為重用。

1 10 kV交聯(lián)聚乙烯電纜檢測(cè)技術(shù)研究

城市水廠供電容量較大，供電企業(yè)一般會(huì)提供專線線路，電壓等級(jí)以10 kV為多，也有使用35 kV，電纜主要為交聯(lián)聚乙烯電纜。根據(jù)最新GB5010—2016《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，橡膠絕緣電纜應(yīng)進(jìn)行主絕緣及外護(hù)層絕緣電阻測(cè)量、主絕緣交流耐壓試驗(yàn)、電力電纜局部放電測(cè)量。

1.1 絕緣檢測(cè)

絕緣電阻是反映電纜的絕緣性能的一個(gè)指標(biāo)，絕緣電阻越大，電纜的安全性能越高。測(cè)量工具采用兆歐表，屬于非破壞性試驗(yàn)，不會(huì)對(duì)電纜絕緣造成傷害（電壓低）。但檢測(cè)的結(jié)果僅代表當(dāng)前絕緣結(jié)構(gòu)的總體絕緣水平，不能分辨出絕緣中個(gè)別位置存在的缺陷，僅通過該項(xiàng)試驗(yàn)還不能證明電纜能夠滿足安全運(yùn)行。

1.2 交流耐壓檢測(cè)

交流耐壓試驗(yàn)是鑒定電力設(shè)備絕緣強(qiáng)度最有效和最直接的方法，是預(yù)防性檢測(cè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。交流耐壓檢測(cè)屬于破壞性試驗(yàn)，由于試驗(yàn)時(shí)對(duì)電纜絕緣施加高于其額定工作電壓的試驗(yàn)電壓，所以對(duì)電纜本體或附件中存在的嚴(yán)重缺陷，在試驗(yàn)時(shí)能夠?qū)⑵鋼舸?，從而排除故障隱患，避免給安全運(yùn)行帶來不利的影響。這種試驗(yàn)?zāi)軌蛴行Оl(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)的集中性缺陷，但耐壓試驗(yàn)會(huì)使絕緣出現(xiàn)劣化，對(duì)于一些較為輕微的缺陷，耐壓試驗(yàn)會(huì)使之惡化，這就會(huì)出現(xiàn)盡管在試驗(yàn)時(shí)沒有發(fā)生電纜擊穿，但在試驗(yàn)不久后的某天出現(xiàn)故障的現(xiàn)象。

1.3 電纜振蕩波局放檢測(cè)

局部放電是指高壓設(shè)備中的絕緣介質(zhì)在高電場(chǎng)強(qiáng)度作用下，發(fā)生在電極之間的未貫穿的放電。這種放電只存在于絕緣的局部位置，而不會(huì)立即形成貫穿性通道，因此稱為局部放電。交聯(lián)聚乙烯電纜中檢測(cè)出的局部放電的部位一般都在中間接頭和終端頭上。由于XLPE耐放電性較差，在局部放電的長期作用下，絕緣材料不斷老化最終導(dǎo)致絕緣擊穿，造成重大事故。相較于絕緣和耐壓檢測(cè)，電纜振蕩波局放檢測(cè)具有2個(gè)優(yōu)勢(shì)：

1.3.1 對(duì)電纜絕緣無損害

整個(gè)測(cè)試過程分級(jí)加壓，每次加壓后呈振蕩衰減，振蕩測(cè)試過程時(shí)間很短，約幾百毫秒，相對(duì)于交流耐壓施加2.5U0持續(xù)5 min來說，這種試驗(yàn)對(duì)電纜絕緣的傷害微乎其微，可以忽略。

1.3.2 能準(zhǔn)確定位缺陷點(diǎn)

測(cè)試過程中，根據(jù)2個(gè)脈沖到達(dá)測(cè)試端的時(shí)間差，可以計(jì)算局部放電發(fā)生位置，及時(shí)對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行處理，排除電纜隱患。

2 10kV交聯(lián)聚乙烯電纜振蕩波局放檢測(cè)的方案

2.1 基本原理

振蕩波（又稱阻尼振蕩波）電壓法，主要是以被測(cè)試電力電纜的等值電容與電感線圈的串聯(lián)諧振原理為基礎(chǔ)的。恒流電源以線性連續(xù)升壓的方式對(duì)被測(cè)電纜充電蓄能，自動(dòng)加壓到預(yù)設(shè)的電壓值，在整個(gè)升壓過程中，被測(cè)電纜絕緣無靜態(tài)直流電場(chǎng)存在；加壓完成以后，固態(tài)高壓開關(guān)在1 μs內(nèi)閉合，使被測(cè)電纜的等值電容和系統(tǒng)中的高壓電感周期性交換能量，并經(jīng)等效電阻逐漸損耗，在電纜上產(chǎn)生20 Hz～300 Hz幅值逐次衰減的振蕩交流電壓。在振蕩電壓的激勵(lì)下，如果電纜內(nèi)部有潛在的缺陷，就會(huì)激發(fā)局部放電，測(cè)控主機(jī)則通過采集、存儲(chǔ)和分析分壓器/耦合器所采集的振蕩波信號(hào)和局放信號(hào)，來進(jìn)行后續(xù)的絕緣狀況分析。

2.2 檢測(cè)方法

為達(dá)到預(yù)防性檢測(cè)效果，10 kV交聯(lián)聚乙烯電纜振蕩波局放檢測(cè)一般與絕緣檢測(cè)、交流耐壓檢測(cè)配合進(jìn)行。檢測(cè)首先對(duì)電纜主絕緣電阻進(jìn)行測(cè)試，絕緣無異常才可以進(jìn)行下一步試驗(yàn)。采用多功能脈沖反射儀對(duì)電纜全長及其中間接頭位置進(jìn)行測(cè)試，以測(cè)量電纜長度及接頭位置和對(duì)電纜短路和斷路故障進(jìn)行預(yù)定位。然后進(jìn)行電纜串諧交流耐壓試驗(yàn)，絕緣電阻在耐壓試驗(yàn)前后應(yīng)無明顯變化。最后進(jìn)行電纜振蕩波局放檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和定位潛伏性局部放電缺陷。

2.3 診斷標(biāo)準(zhǔn)

絕緣電阻參數(shù)作為輔助參考，針對(duì)10 kV交聯(lián)聚乙烯電纜三相電纜中最小的絕緣電阻值應(yīng)大于50 M?，且最高和最低絕緣相差不大于5倍。電纜串諧交流耐壓試驗(yàn)，應(yīng)在2 U0下5 min耐壓通過。根據(jù)DL/T 1576—2016《6 kV～35 kV電纜振蕩波局部放電測(cè)試方法》標(biāo)準(zhǔn)要求，新投運(yùn)及投運(yùn)1年以內(nèi)的電纜線路：最高試驗(yàn)電壓2 U0，接頭局部放電超過300 pC、本體超過100 pC應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換；終端頭超過3 000 pC時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換。已投運(yùn)1年以上的電纜線路：最高試驗(yàn)電壓1.7 U0，接頭局部放電超過500 pC、本體超過100 pC應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換；終端頭超過5 000 pC時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換。

3 水廠應(yīng)用案例

2018年，合肥供水集團(tuán)有限公司首次開展電纜振蕩波局放檢測(cè)，對(duì)制水廠、水源廠共7條供電線路進(jìn)行預(yù)防性檢測(cè)，共發(fā)現(xiàn)并處理局放超標(biāo)電纜中間接頭共4處，當(dāng)年高峰供水期間，未發(fā)生電纜突發(fā)故障情況，大大提升了供電的可靠性。下面以董鋪水源廠五里墩05#線路為例，該線路全長實(shí)測(cè)2 810 m，電纜型號(hào)為YJV22-8.7/10kV-3×300 mm?。首先對(duì)電纜進(jìn)行絕緣檢測(cè)，絕緣正常。

利用多功能脈沖反射儀測(cè)電纜全長為2 810 m，波速170 m/us，中間有10組阻抗變化點(diǎn)，分別在82 m、296 m、489 m、950 m、1 185 m、1 425 m、1 619 m、1 870 m、2 138 m和2 444 m。經(jīng)查看82 m處為電纜折彎，其他9處阻抗變化點(diǎn)與水廠提供的電纜中間接頭信息對(duì)應(yīng)。對(duì)電纜進(jìn)行串諧交流耐壓試驗(yàn)，耐壓通過。

隨后進(jìn)行局部放電校準(zhǔn)，由于測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性與校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性有很大關(guān)系，因此標(biāo)準(zhǔn)放電脈沖校準(zhǔn)尤為重要，校正波速168 m/μs。

分別對(duì)A、B、C三相進(jìn)行0.5 U0、0.7 U0、0.9 U0、1.0 U0（三次）、1.2 U0（三次）、1.3 U0（三次）、1.5 U0（三次）、1.7 U0（四次）、1.0 U0（一次）的8個(gè)電壓等級(jí)逐級(jí)加壓測(cè)試，加壓過程中觀察電纜局部放電圖譜。

通過檢測(cè)，電纜在1 425 m處的接頭有局放現(xiàn)象，局放量集中在867 pC。根據(jù)位置信息，確認(rèn)存在局放超標(biāo)的電纜中間接頭，重新制作電纜接頭后再次檢測(cè)，1 425 m處的局放現(xiàn)象消失，電纜中間接頭隱患被排除。在整個(gè)升壓過程中，介損值超過0.1 %達(dá)到0.3 %，說明電纜有老化現(xiàn)象，應(yīng)定期檢測(cè)，關(guān)注變化趨勢(shì)。

4 結(jié)語

電纜振蕩波局部放電檢測(cè)，能夠有效檢測(cè)和定位10 kV交聯(lián)聚乙烯電纜局部放電的位置且檢測(cè)本身不對(duì)電纜造成傷害，定期檢測(cè)水廠進(jìn)線電纜可以掌握其運(yùn)行情況，有效預(yù)防電纜突發(fā)故障的發(fā)生，值得推廣應(yīng)用。

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