OWTS振蕩波電纜局部放電檢測(cè)和定位裝置應(yīng)用初探.doc

OWTS振蕩波電纜局部放電檢測(cè)和定位裝置應(yīng)用初探馮義1 武光宇1 陶詩(shī)洋1 涂明濤1 王鵬2 周作春2 劉慶時(shí)2 李華春3 姜綠先3 陳平31.北京市電力公司試驗(yàn)研究院 2.北京市電力公司生產(chǎn)技術(shù)部 3.北京市電力公司電纜公司摘要 OWTS振蕩波電纜局部放電檢測(cè)和定位技術(shù)，是目前國(guó)際上應(yīng)用比較廣泛的能夠有效檢測(cè)和定位10kV配電電纜局部放電的位置且檢測(cè)本身不對(duì)電纜造成傷害的先進(jìn)技術(shù)。北京市電力公司2008年初引進(jìn)該技術(shù)，并成功的應(yīng)用到奧運(yùn)場(chǎng)館及配套設(shè)施的電纜檢測(cè)中，發(fā)現(xiàn)了多起電纜接頭缺陷，取得了較好的成效，為奧運(yùn)保電工作作出了一定的貢獻(xiàn)。本文主要從該裝置的使用方法、現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)、案例分析等方面進(jìn)行介紹，為該技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用、改進(jìn)創(chuàng)新提供技術(shù)參考。關(guān)鍵字：OWTS 局部放電 檢測(cè) 應(yīng)用0. 前言 OWTS振蕩波電纜局部放電檢測(cè)和定位技術(shù)，由于其電源與交流電源等效性好，作用時(shí)間短、操作方便、易于攜帶，可有效檢測(cè)XLPE電力電纜中的各種缺陷，且試驗(yàn)不會(huì)對(duì)電纜造成傷害1，在國(guó)際上得到廣泛應(yīng)用。 為確保奧運(yùn)場(chǎng)館及配套設(shè)施的10kV電纜能夠以健康的狀態(tài)投入到奧運(yùn)供電中去，根據(jù)2007年北京市電力公司對(duì)新能源電網(wǎng)公司開(kāi)展國(guó)際對(duì)標(biāo)的重要成果，公司決定引進(jìn)OWTS振蕩波電纜局部放電檢測(cè)和定位技術(shù)對(duì)奧運(yùn)場(chǎng)館及配套設(shè)施10kV電纜進(jìn)行檢測(cè)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛伏性局部放電缺陷，提高供電可靠性。下面主要對(duì)該裝置的使用方法、現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)、案例分析等方面進(jìn)行介紹。1. 檢測(cè)情況及使用方法自2008年初引進(jìn)OWTS振蕩波電纜局部放電檢測(cè)和定位裝置開(kāi)展奧運(yùn)場(chǎng)館及配套設(shè)施的10kV電纜的檢測(cè)工作以來(lái)，共檢測(cè)電纜300余條，發(fā)現(xiàn)接頭缺陷20多個(gè)，缺陷原因主要是安裝工藝粗糙、受潮和用錯(cuò)材料等幾個(gè)方面。 在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電纜進(jìn)行局放檢測(cè)和定位技術(shù)性較強(qiáng)，需要掌握一定的技巧，遵循正確的步驟，才能夠準(zhǔn)確的排除干擾，得到正確的結(jié)論?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用OWTS振蕩波電纜局部放電檢測(cè)和定位裝置一般應(yīng)遵循以下步驟。第一步：測(cè)量電纜絕緣電阻，通過(guò)比較相間絕緣電阻的大小和歷史變化情況，可以判斷電纜是否存在受潮等缺陷。第二步：測(cè)量電纜長(zhǎng)度及接頭位置。實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常會(huì)遇到電纜資料不全或資料錯(cuò)誤的問(wèn)題，給測(cè)量帶來(lái)很大的干擾。因此在測(cè)量時(shí)，最好應(yīng)用電纜測(cè)距儀，重新測(cè)量電纜長(zhǎng)度和接頭位置。第三步：正確輸入電纜信息，如電纜路程、調(diào)度號(hào)、起點(diǎn)、終點(diǎn)、長(zhǎng)度、接頭編號(hào)及位置、U0大小等。第四步：正確連接測(cè)試電路，校對(duì)放電量并測(cè)量波速。放電量校對(duì)時(shí)，應(yīng)從500pC開(kāi)始，逐步校對(duì)到10nC，目的是為了在加壓測(cè)量過(guò)程中能夠根據(jù)信號(hào)大小調(diào)整量程，以便得到正確的視在放電量。校對(duì)時(shí)應(yīng)注意測(cè)量波速，對(duì)XLPE電纜來(lái)說(shuō)，波速一般為170m/us。長(zhǎng)電纜測(cè)量時(shí)，信號(hào)衰減較大，經(jīng)?？床坏椒瓷洳?，這時(shí)可以利用波速來(lái)進(jìn)行近似的校對(duì)。第五步：摘除校對(duì)單元，逐步升高電壓進(jìn)行測(cè)量和數(shù)據(jù)保存。升壓一般按照0、0.1、0.3、0.5、0.7、0.9、1.0、1.1、1.3、1.5、1.7倍U0的方式進(jìn)行，目的是為了正確找到局放的起始電壓，為故障判斷打下基礎(chǔ)。測(cè)量時(shí)應(yīng)注意保存起始電壓、熄滅電壓和各電壓下的測(cè)試數(shù)據(jù)。第六步：對(duì)保存下來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷和定位，生成試驗(yàn)報(bào)告。2. 現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn) 影響OWTS振蕩波電纜局部放電檢測(cè)和定位裝置檢測(cè)準(zhǔn)確性的因素主要有四個(gè)，一是測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，主要是由于外界隨機(jī)脈沖型干擾的進(jìn)入檢測(cè)系統(tǒng)，或加壓端子連接不好，產(chǎn)生放電脈沖；二是在分析判斷時(shí)入射波和反射波的選擇不正確；三是測(cè)試過(guò)程中未及時(shí)改變量程；四是高壓試驗(yàn)電纜長(zhǎng)度。 針對(duì)以上四個(gè)影響因素，我們積累的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)有：（1）為確保測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在試驗(yàn)前，應(yīng)該注意試驗(yàn)端子安全距離是否足夠，表面是否清潔、光滑；試驗(yàn)時(shí)測(cè)量環(huán)境噪聲時(shí)GIS電壓指示器是否對(duì)測(cè)量形成干擾。（2）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷時(shí)，選擇的反射波波形比入射波寬、幅值比入射波小，波形形狀基本相似。（3）測(cè)試時(shí)應(yīng)及時(shí)改變量程，對(duì)超量程保存下來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，應(yīng)手動(dòng)調(diào)整入射波的起點(diǎn)，避免誤判。（4）當(dāng)50m或25m長(zhǎng)的高壓試驗(yàn)電纜由于接線產(chǎn)生局放時(shí)，將誤判斷認(rèn)為離電纜對(duì)端2-3倍試驗(yàn)電纜長(zhǎng)度位置有局放。如果該電纜確實(shí)存在局放，此信號(hào)將使真正的信號(hào)波形畸變而漏掉重要信息或誤判斷。這就要求我們?cè)谶x擇反射波時(shí)應(yīng)注意和校對(duì)信號(hào)仔細(xì)對(duì)比，如果還存在疑問(wèn)可以采取在電纜兩端進(jìn)行測(cè)量的方法進(jìn)行區(qū)分。 確定分析結(jié)果是否由電纜局放導(dǎo)致，可參考以下幾點(diǎn)進(jìn)行判斷：（1）放電量與放電頻率隨電壓升高；（2）放電信號(hào)波形可明顯分辨出 “入射波” 與 “反射波”；（3）定位圖上有代表局放的、集中的 “點(diǎn)集合” 或 “線集合”；（4）局放相位具有典型的 “180度” 原則。 根據(jù)實(shí)際測(cè)量及解體分析的結(jié)果，我們建議電纜維修可采取如下方針：（1）新投運(yùn)XLPE電纜最高試驗(yàn)電壓2U0，接頭局放超過(guò)300pC、本體超過(guò)100pC應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換；終端超過(guò)5000pC時(shí)，應(yīng)在帶電情況下采用超聲波、地電波、紅外等手段進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。（2）老舊XLPE電纜最高試驗(yàn)電壓1.7U0，接頭局放超過(guò)500pC、本體超過(guò)300pC應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換；終端超過(guò)5000pC時(shí)，應(yīng)在帶電情況下采用超聲波、地電波、紅外等手段進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。3. 典型案例分析3.1 安裝工藝粗糙引起局部放電 利用該裝置對(duì)某10/8.7kV XLPE三芯電纜進(jìn)行局部放電檢測(cè)和定位，該電纜全長(zhǎng)383米，距離測(cè)試端100米處有一個(gè)熱縮中間接頭。 檢測(cè)發(fā)現(xiàn)該電纜在1.7U0時(shí)放電量達(dá)到10000pC左右，0.5U0時(shí)放電量達(dá)到1000pC左右，定位發(fā)現(xiàn)放電缺陷就在接頭處。測(cè)試情況如圖1所示。 （a）方波標(biāo)定 （b）加壓至9kV時(shí)電纜局部放電與施加電壓的關(guān)系 （c）單個(gè)脈沖分析及定位情況 （d）放電量及放電位置圖1 某10kV電纜現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試情況 經(jīng)過(guò)解體分析，該電纜內(nèi)、外半導(dǎo)電管端口不整齊有突起，且端部未纏繞半導(dǎo)電帶形成坡口，外屏蔽層剝離不整齊，有突起是造成嚴(yán)重局部放電的原因，如圖2所示。（a） （b）（c） （d）圖2 電纜解體圖片（a）外屏蔽剝削不整齊，有突起，未打磨；（b）黑色熱縮管是半導(dǎo)電材料，紅色熱縮管是絕緣材料。黑色熱縮管端部不整齊，且未用半導(dǎo)電帶做過(guò)渡形成坡口，熱縮管表面有凹陷，不平滑。（c）里層黑色熱縮管與電纜導(dǎo)體接觸，表面有凹陷，不平滑。（d）內(nèi)、外半導(dǎo)電熱縮管的端部均沒(méi)有用半導(dǎo)電帶纏繞形成坡口。3.2 錯(cuò)用材料造成懸浮電位引起局部放電 利用該裝置對(duì)某新投運(yùn)10/8.7kV XLPE三芯電纜進(jìn)行局部放電檢測(cè)和定位，該電纜全長(zhǎng)1720米，距離測(cè)試端755米處有一個(gè)冷縮中間接頭。 檢測(cè)發(fā)現(xiàn)該電纜在2U0時(shí)C相放電量達(dá)到7500pC，定位發(fā)現(xiàn)放電缺陷就在接頭處。測(cè)試情況如圖3所示。 （a）單個(gè)脈沖分析及定位情況 （b）三維譜圖（c）放電量及放電位置 （d）放電次數(shù)及放電位置圖3數(shù)據(jù)分析及定位情況 經(jīng)過(guò)解體分析，該電纜的導(dǎo)體連接金具外面均纏繞了PVC膠帶，用兆歐表測(cè)量顯示為絕緣材料，如圖4所示。圖4 電纜解體圖片3.3 安裝工藝粗糙且嚴(yán)重受潮引起的局部放電 利用該裝置對(duì)某新投運(yùn)10/8.7kV XLPE三芯電纜進(jìn)行局部放電檢測(cè)和定位，該電纜全長(zhǎng)260米，距離測(cè)試端87米處有一個(gè)熱縮中間接頭。 檢測(cè)發(fā)現(xiàn)該電纜在1.7U0時(shí)C相放電量達(dá)到1500pC，定位發(fā)現(xiàn)放電缺陷就在接頭處。測(cè)試情況如圖5所示。（a）放電量及放電位置 （b）放電次數(shù)及放電位置圖5數(shù)據(jù)分析及定位情況 經(jīng)過(guò)解體分析，該電纜工藝粗糙、受潮嚴(yán)重是造成局部放電較嚴(yán)重的原因，如圖6所示。 （a） （b） （c） （d）圖6 電纜解體圖片（a）中間接頭兩端分別出現(xiàn)4cm和2cm絕緣層的暴露情況，絕緣層直接與銅屏蔽網(wǎng)接觸；（b）左右兩側(cè)電纜外半導(dǎo)電層斷口處包裹的是熱縮絕緣管；（c）左側(cè)電纜銅屏蔽層有銹蝕,右側(cè)電纜銅屏蔽層未發(fā)現(xiàn)銹蝕；（d）銅壓接管未打磨，有尖角；端口處削角未打磨平滑。4. 小結(jié) 實(shí)踐證明，OWTS電纜局部放電檢測(cè)和定位裝置現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用比較方便，可以有效檢測(cè)出10kV配電電纜的各種局部缺陷并對(duì)其進(jìn)行