摘要：局放试验可以有效反应电缆的运行状态，了解其老化程度与存在的问题，可以有效判断电缆存在的故障，是确保电缆安全、稳定运行的重要试验方法，目前电缆局放试验有多种方法，本文以10KV电缆局放试验为例，对其电缆局放试验方法进行深入分析，并结合实例进行应用分析，以加强10KV电缆局放试验技术。
关键词：10KV电缆；局放试验；方法
1.前言
随着我国电网的不断改造升级，交联电力电缆已成为重点地区输电的主流设备，高压、超高压交联电缆系统已经在城市电网中占据非常重要的地位。高压电缆及其附件的设计、生产、安装工艺比较复杂，中间环节较多，使电缆系统存在一些缺陷。而且，随着电缆运行时间的增长，不可避免地会产生老化现象，进而引起安全事故。电缆绝缘老化会导致局部放电的发生，局部放电试验被认为是检测绝缘缺陷发展的最有效的手段。
2.10KV电缆局部放电试验方法分析
2.1差分法
差分法是日本最开始研究出的一种方式，其基本原理见下图，使用两块金属箔专用的粘合剂，将其黏在电缆中部接头两边的金属屏蔽层之上，无需接触电缆或接头内部的任何部件，故不影响原有的绝缘性能，而且安装也很简单，适用于现场及在线试验。金属箔与屏蔽层之间就可以形成差不多2000pF的等效电容。然后将其个电阻值为50Ω的电阻放置在两块箔之间，在上述电容的支持下，就可以形成一个检测回路。如果电缆中的某个部分出现放电，电力产生的信号和绝缘层的等效电容就发生耦合效应，回路就会出现电流，电阻就能捕捉相应的信号。可能检测时受到环境因素影响，环境湿度和周围电器的使用都可能对金属箔稳定性产生影响，并且易受外界电磁噪声干扰，所以必须保证检测环境的良好。
2.2方向耦合
方向耦合传感器在使用和安装的过程中需要将其安装电缆的外半导体层和金属屏蔽层之间，并且在电缆接头两侧都安置方向耦合器。如果电缆中存在局部放电情况，其信号就会在其中存在传输的状况，于是在等效电容和线圈之中就可以检测到脉冲信号。如果只有A点和C点检测到脉冲，说明接头左侧有局部放电故障；B点和C点检测到脉冲就说明是接头处有局部放电故障；如果B点和D点检测到脉冲就说明接头右侧有局部放电故障。本方法可以有效的区分脉冲来的方向，并可以确定局部放电发生在那两个接头之间或者哪个接头发生了局放，但是精度不是很高，需要再进一步判断准确的局部放电发生未知，而且在安装传感器时需要割开电缆绝缘层，对外部的金属密封防水层会有破损。
2.3电感耦合
电感耦合的方式最开始被用在发电机中，也有的会在变压器之中得到应用，后来逐渐被应用到电力电缆的管控之中。使用电感耦合思想达到检测的目的有很多类型方式，这些方式都有各自的传感器和结构，监察的部位和抗干扰方式也各有不同，应用较为广泛。电感耦合法是通过检测金属屏蔽层接地线中因局放引起的脉冲电流，再通过检测阻抗将信号送到测试仪获得放电量的一种检测方式。电感耦合传感器因其安装方便，无需破坏电缆附件结构，性能可靠，在国内外已有不少成功应用的案例，是一种有广泛应用前景的传感器，但是目前该技术被国外垄断，在国内的推广和应用受价格制约，因此尽快实现电感式耦合传感器的国产化有非常重要的现实意义。
2.4各种试验方式的比较
由于每种试验方法都有其优势和局限性，所以只有让各个方法扬长避短才能发挥最优的检测效果，因此将各种电缆的局部放电试验方法做了个比较，如表1。
表1各类试验方法的比较
3.应用实例
3.1案例情况
某10KV双回路电缆甲乙线(A站到B站)投运于2014年2月，2016年7月甲乙线开断，通过9#电缆中间T接头，甲线一回线接入B站，另外一回线接入C站，乙线一回线接入B站，另外一回线接入D站，接线图如图1所示。甲线后段电缆包括T接头2016年7月19日投运，乙线2016年7月25日投运。
2016年7月26日凌晨甲线A相故障跳闸，故障原因为9#电缆中间T接头绝缘击穿，A相修复之后，为防止甲线和乙线再次发生故障，2016年8月4日，使用CPDM-100T三通道局部放电测试仪对甲乙线全线电缆中间接头及终端头进行局放带电检测，检测发现乙线9#中间T接头以及与9#中间T接头相邻的乙线8#中间接头、乙线10#中间接头、甲线9#中间T接头，均检测到疑似放电信号。
图1 某10KV电缆线路甲乙线接线图
3.2局放试验方法——电感耦合法
本次局放试验采用基于电感耦合法的高频局放试验技术，采用感性传感器在电缆附件接地线上采集高频信号。同时，在被测电缆上安装罗氏线圈，获取电缆中的电压同步信号。为减少现场背景干扰对局放试验的影响，高频局放试验技术的检测频率范围设定为0~20MHz，在此范围内，中心频率任意可调、带宽可调，并采用多种方法对信号进行处理，以满足电缆系统现场测量要求。
3.3试验结果
3.3.1初次局放在线试验分析
（1）各接头检测到的信号图谱特征分析
a乙线9#中间T接头
b乙线8#中间接头
图2各个接头检测到的信号图谱
通过对比乙线9#中间T接头及与乙线9#中间T接头相邻的8#中间接头、10#中间接头、甲线9#中间T接头检测到的信号图谱（见图2）可以发现，各个接头检测到的信号特征一致。
（2）各接头检测到的信号幅值及最高频带分析
通过对乙线9#中间T接头及与乙线9#中间T接头相邻的8#中间接头、10#中间接头、甲线9#中间T接头检测到的信号幅值（见表2）及信号最高频带（见表3）比较可以发现，9#中间T接头处检测到的疑似局放信号最强，信号最高频带最宽。其中A相信号最大，在2MHz±250kHz频带时，局放幅值约为350pC，信号最高频带最宽，约为14MHz。
表2各接头检测到的每相局放信号幅值表
表3各接头检测到的每相局放信号最高频带表
（3）乙线9#中间T接头A相信号谱图分析
采用三图识别法（信号相位图、频谱图及脉冲图）对乙线9#中间T接头A相上检测到的疑似放电信号进行分析，可以得出：（1）检测到的疑似放电信号在相位图上具有明显的相位特征，并且符合局部放电特征；（2）检测到的疑似放电信号在频谱图上存在明显与背景不一样的信号，同样符合局部放电特征；（3）检测到的疑似放电信号在脉冲图上存在明显的放电脉冲信号，同时，在脉冲图上可以看出波形在临近电缆接头的反射，通过行波测距法，计算出缺陷离反射点的距离约为440.32m，与单段电缆的长度基本符合。
（4）初次在线局放试验结论
通过对乙线9#中间T接头、8#、10#中间接头及甲线9#中间T接头初次检测到疑似放电信号进行分析，可以得出以下结论：（1）各接头检测到的信号信号特征一致，为同一缺陷所引起的局部放电信号；（2）引起局部放电的绝缘缺陷位于乙线9#中间T接头处；其他接头检测到的信号是乙线9#中间T接头局放信号传播的结果；（3）乙线9#中间T接头处的绝缘缺陷位于A相，B、C相检测到的局放信号是A相局放信号传播的结果。
3.3.2跟踪复测局放在线试验分析
2016年8月13日、8月20日及8月21日使用CPDM-100T三通道局部放电测试仪对乙线9#中间T接头进行了3次复测，A相信号的幅值仍然最大，通过与初测进行比较，发现复测到的A相信号强度与信号最高频带都有变大的趋势。
表4跟踪复测乙线9#T接头A相局放幅值与可检测频带表
3.4缺陷处理
通过多次测试结果分析可以得出，乙线9#电缆T接头A相存在较强的局部放电信号，并且局放信号量有上升的趋势。在约15d的时间里，A相局放幅值由350pC上升到1000pC，最高频带由14MHz上升到16MHz。为确保乙线的安全运行，2016年8月31日对此乙线9#中间T接头进行更换处理。同时，为查清9#电缆T接头放电原因，对此T接头进行解体分析。
3.5乙线更换T接头后的检测结果分析
在更换乙线9#中间T接头A相后，2016年9月2日，电缆修复后进行了耐压试验。使用CPDM-100T三通道局部放电测试仪对乙线9#中间T接头在电缆做耐压试验的同时进行了局放在线试验，从检测结果可以看出，A相存在电晕放电信号，信号特点是每个周期仅存在一个信号，信号最高频带为6MHz，再通过与D站乙线终端处所检测到的信号进行对比，发现此电晕信号来自于D站乙线终端处。乙线更换T接头前的信号已经消失。
9月8日，乙线恢复送电，再次使用CPDM-100T三通道局部放电测试仪对乙线9#中间T接头进行了局放在线试验（见图3）。
通过对更换后的9#中间T接头的2次局放复测，进一步验证了之前局放在线试验并判断绝缘缺陷来自于乙线9#中间T接头A相的结论是正确的。
4.结束语
目前，尽管电力电缆绝缘在线试验相关技术获得了快速发展，但是并没有一种完美的试验方法，电缆局部放电试验技术还不是很成熟，各类试验原理均有其局限性，且部分设备投资价格昂贵，工程实用性不是很高，因此在局部放电检测领域的发展仍需要大量的基础性研究和技术支持，特别是实验室研究内容与实际工程应用的衔接问题。电缆局部放电在线试验技术的研究有很重大的现实意义，在实际测试中灵活运用各种方法，想方设法提高测试灵敏度，降低现场干扰和分离各类噪声都有助于分析电缆的局部放电状况，所以这就要求我们进一步针对输电线缆的局部放电进行深入的研究和学习，进而对电力电缆的发展和应用产生积极的作用。
a恢复送电后乙线9#T接头A相相位图
b恢复送电后乙线9#T接头A相频谱图
c恢复送电后乙线9#T接头A相脉冲图
图3乙线恢复送电后局放试验谱图
参考文献
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论文作者:老纬亮
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/16
标签：电缆论文; 信号论文; 局部论文; 检测到论文; 在线论文; 频带论文; 脉冲论文; 《电力设备》2018年第26期论文;