摘要：电力电缆供电由于安全可靠且美化市容市貌等诸多优点，已经成为大城市智能配用电系统的首选供电方式。本文首先阐述了电力电缆的结构及故障特征，接着介绍了电力电缆局部放电试验设备，分析了局部放电脉冲反射法定位方法，最后对电力电缆的局部放电定位应用案例进行了应用，结果表明该方法可以有效定位电力电缆局部放电缺陷。
关键词：电力电缆；振荡波；局部放电；定位
电力电缆供电由于安全可靠且美化市容市貌等诸多优点，已经成为大城市智能配用电系统的首选供电方式。由于电力电缆线路敷设的特殊性，一旦电力电缆出现故障，故障查找非常困难，造成严重的经济损失和社会影响。当电力电缆发生故障停电时，寻找故障的方法一般是通过耐压试验的方法对其进行判断，由于耐压试验是一种破坏性试验，一般只能击穿较为严重的绝缘缺陷。因此，对电力电缆开展局部放电检测工作，对及时发现事故隐患具有重要意义。
本文首先阐述了电力电缆的结构及故障特征，接着介绍了电力电缆局部放电试验设备，分析了局部放电脉冲反射法定位方法，最后对电力电缆的局部放电定位应用案例进行了应用，结果表明该方法可以有效定位电力电缆局部放电缺陷，具有一定的工程应用意义。
1 电力电缆结构与故障特征
电力电缆的基本截面结构是由导体、屏蔽层、保护层及外护套等层层构成，导体起着传导电流的作用，目前主要用铜制成。导体外面有多层屏蔽及绝缘层，其中绝缘层包覆在导体外，主要是隔绝导体，承受相应的电压，防止电流泄漏。电力电缆在制造过程中如果混入空气形成空腔与气隙，或由于内、外半导体层厚薄不均引起高压场强不均匀，或存在金属杂质和电树枝等，都有可能在这些部位出现局部放电。这些缺陷都会影响电缆的使用寿命，其中交联聚乙烯电缆中电树枝的出现对其寿命有很重要的影响。
电力电缆故障从形式上可分为一相对地、两相对地及一相断线并接地等故障。从运行维护的角度分为外力破坏及非外力破坏，外力破坏故障主要是由于人为原因及虫蛀鼠害，非外力破坏故障主要包括接头故障、终端故障及电缆本体故障。
2 电力电缆试验设备
电力电缆局部放电试验设备采用振荡波电压装置，振荡波电压试验接线图如图2-1所示，通过直流高压电源首先对电容器充电，达到一定幅值后，控制第一高压电子开关导通，电容器经过很短的时间对电缆充电，电缆上电压将在几毫秒内到达峰值，第一高压电子开关关断，控制第二高压电子开关闭合，电抗器、电缆以及线路电阻形成一个弱阻尼振荡回路，在电缆上形成衰减振荡波，同时利用局部放电检测单元实现对电缆的局部放电信号的采集与分析，由于振荡波试验每次持续时间短、获得的数据量小，因此需要经过多次的重复试验，最终获得电力电缆的绝缘状况。
图1 电力电缆振荡波试验设备的原理图
3电力电缆定位算法
电力电缆故障定位主要是依据局放脉冲反射法进行局放定位。如图2所示，若电缆x处产生局部放电信号Q，将分别有Q/2的能量以v的速度沿电缆向两侧传播，在电缆终端对局部放电信号进行测量，原始脉冲到达局部放电检测系统的时间t1=x/v，反射脉冲到达局部放电检测系统的时间t2=（2l-x）/v，在计算过程中由于触发时间难以检测，故检测Δt=t2-t1=2（l-x）/v，若知道电缆全长即可计算出故障的位置x。
图2 局部放电脉冲反射法定位示意图
4电力电缆定位案例分析
2016年12月26日，某供电公司进行电力电缆局部放电普测工作，该电力电缆为10 kV交联聚乙烯绝缘电力电缆（总长400 m），电缆中间有两个中间接头（分别位于130 m与260 m），对电力电缆独立分相加压测试，电力电缆局部放电检测结果如图3所示，结果表明电力电缆的A相129.8 m处存在明显放电，最大放电量达到596.06 pC，超出电力电缆局放量的标准，判定电力电缆130m电力电缆接头处存在绝缘缺陷。后经130 m处电力电缆接头解体剖析发现该电缆A相铜压接管未打磨、有尖角，端口处削角未打磨平滑，工艺粗糙，受潮严重是造成局部放电较严重的原因。重新检修后，经试验发现三相均没有局部放电现象，充分印证了电缆振荡波局部放电试验数据分析结果。
图3 现场电力电缆局部放电定位结果
5 结语
本文首先阐述了电力电缆的结构及故障特征，接着介绍了电力电缆局部放电试验设备，分析了局部放电脉冲反射法定位方法，最后对电力电缆的局部放电定位应用案例进行了应用，结果表明本文研制的振荡波局部放电检测系统可以有效检测电力电缆的缺陷，并有效对电力电缆局部放电位置进行定位，能有效应用于工程实际中。
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论文作者:刘强,王帆,王南,高健
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/16
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