（乌鲁木齐供电公司电缆运检室）
摘要：本文简单介绍了OWTS振荡波局放检测系统检测电缆局部放电状态的基本原理、技术参数及测试步骤等相关内容。通过振荡波检测技术发现的电缆中间接头缺陷的应用案例，对比分析OWTS振荡波检测技术在10kVXLPE电缆局部放电检测中的应用。
关键词：电缆局部放电OWTS振荡波检测受潮绝缘
1、引言
城市建设的快速发展，电缆线路已广泛用于中压电网中。而交联聚乙烯（XLPE）电缆以其合理的结构、工艺以及优良的电气性能等优点，在国内外广泛使用。XLPE电缆在出厂试验时要做局部放电检测，但在电缆出厂之后，由于施工工艺、人为外力破坏及运行环境恶劣、绝缘老化等因素会造成电缆特别是电缆附件的缺陷，严重影响了电缆的安全运行。随着人民生活水平的提高，对供电可靠性的要求也在不断增加，配网设备的安全运行问题已经受到越来越多的关注。
电缆线路因其特殊的结构，其运行后的缺陷很难通过有效手段进行发现。通常，一条电缆是否具备投运条件，我们都是以直流耐压试验、工频交流耐压试验或超低频耐压试验的方法来判断。但这种判断无非两种结果：不具备投运条件和具备投运条件。从设备上看，电缆运行后发生故障，均为终端头爆炸、中间头爆炸、本体击穿等不同击穿部位的绝缘击穿。除外力破坏外，绝缘在击穿前夕必然先形成各类缺陷，各类缺陷发展到最终击穿，酿成事故之前，往往先经过局部放电阶段，局部放电的强弱能够及时反映电缆绝缘状态，因此通过局部放电检测来提前发现电缆设备的缺陷是一种有效的手段。
2、局部放电及其检测技术
2.1、局部放电
局部放电是指高压设备中的绝缘介质在高电场强度作用下，发生在电极之间的未贯穿的放电。这种放电只存在于绝缘的局部位置，而不会立即形成贯穿性通道，称为局部放电。而绝缘内部存在缺陷是难免的，例如固体绝缘中的空隙、杂质，当场强达到一定值时，就会发生局部放电。
电力电缆局部放电量与电力电缆绝缘状况密切相关,局部放电量的变化预示着电缆绝缘存在着可能危及电缆安全运行寿命的缺陷。由于XLPE等挤塑型绝缘材料耐放电性较差，在局部放电的长期作用下，绝缘材料不断老化最终导致绝缘击穿，造成重大事故。
OWTS振荡波电缆局放诊断和定位技术，是目前国际上应用比较广泛的一种方法。它能够有效检测和定位电缆局部放电的位置，且检测本身无损，相当于给电缆做“体检”。
2.2、局部放电检测与定位原理
OWTS振荡波检测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。试验接线如图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开关实现转换。其原理的详细部分、主要技术参数以及局部放电定位原理详细部分可参照德国赛巴OWTS振荡波局放检测系统的相关文件及操作说明书。【1】【2】
3、应用案例
3.1、电缆设备基本情况
被测A、B两根电缆具备相同的设备参数：电缆全长711m，电缆型号为ZR-YJV22-8.7/15-3*300,厂家为特变电工新疆线缆厂，敷设方式为排管井敷设，在相同的电力井内各自有一个中间接头，中间接头附件为珠海长园电缆附件，投运时间为2011年6月20日，运行环境、施工单位均相同。先后对A、B电缆开展振荡波局部放电检测与定位测试。两次检测位于同一配电室，背景噪声均较大，在200pC左右。
首先，对测试电缆进行局部放电量校准，目的就是为掌握局部放电信号在电缆中的传播和衰减特性。在测试端注入一个标准信号，并记录注入信号和反射信号。该电缆在标准信号在200pC时的反射脉冲衰减特性见下图：
从图中可以看出，注入脉冲幅值为200pC（较小）时反射脉冲波形仍清晰可辨。
200pC时的注入脉冲和反射脉冲
3.2、对A电缆进行检测
检测前对电缆进行绝缘状态检查（测试仪器为5000V兆欧表），电缆A、B、C三项绝缘阻值均达到5000兆欧。
在A、B两相检测完毕对C相进行检测当振荡波电压加至1.7U0时，电缆发生击穿现象，随后进行复测绝缘电阻其值变为0兆欧。
通过对测试所得数据进行分析，用故障测寻试验设备进行精确定位，发现距离测试端350米处的一个中间接头存在放电现象。放电幅值最大达到3800pC，并在检测过程中出现多次放电。
A电缆局部放电信号定位图谱
3.3对B电缆进行检测。
按照检测步骤，在相同的环境下，次日对B电缆进行检测，并未发现明显的局部放电现象。该电缆在测试完毕运行了一个月后发生击穿，击穿处350米处的一个中间接头。中间接头浸泡在水中，下图为抽完水后的事故现场照片：
3.4、解剖情况
对A电缆缺陷中间接头及B电缆故障中间接头进行解剖分析，发现以下明显的放电痕迹：
通过图片1，我们可以看出A电缆的主绝缘表面已形成成片的放电通道，此时的局部放电已达到了电树枝阶段，已接近于击穿状态。而B电缆主绝缘表面可以明显的看出由于受潮而形成的水树枝爬电通道。两种现象是由相同的因素引起却又是绝缘受损的不同阶段，因此在OWTS振荡波检测时产生了不同的结果。
3.5、讨论、分析
A、B两根电缆具有相似的设备特征及运行环境、对A、B电缆进行检测均在相同的地网环境、相同的施加电压操作步骤下完成，但两次检测的结果却大不相同，从解剖的情况看，可认为是电缆受潮形成水树枝放电的不同阶段。关于水树枝对OWTS振荡波局部放电检测的影响，通过查阅相关资料，得到解释：目前对水树的认识中，普遍认为水分子在电场的作用下打断交联聚乙烯的化学键造成绝缘材料的裂解，从而出现微小裂缝。在过去的测试经验中表明，当电缆中的缺陷处存在水份时，无法检测到局部放电现象。而只有当水树枝生长到最后阶段，临近击穿时发展成电树枝才可以被检测，而电树枝的出现距击穿仅仅几个小时的时间。下面引用相关文献中关于水树特征的相关论述。随着水树的生长,水树枝尖端的电场愈加集中,局部的高电场最终会导致水树枝尖端引发电树枝。电树枝一旦形成即可能造成XLPE电缆绝缘在短期内被击穿。(通常在几小时内)绝缘的击穿与最长的水树枝密切相关,而与水树枝密度或一般老化程度关系不大,当最长水树枝桥接60%～80%绝缘厚度时,才会大大降低电缆的击穿强度。【3】【4】
4、总结
振荡波检测技术是XLPE电缆中的局部放电检测的有效手段，其检测结果可为电缆状态检修提供依据。相对于直流耐压试验、工频交流耐压试验或超低频耐压试验能够给电缆是否具备运行条件盖棺定论，振荡波检测技术能够有效检测出电缆的缺陷并将其与电缆的位置连接起来，更直观。通过具体案例证明OWTS振荡波检测技术能够有效检测电缆的局部放电，明确电缆的薄弱点，但不要忽略了电缆的受潮情况。
参考文献
【1】林潮光《广东科技》-2008年20期OWTS振荡波测试系统在电缆状态诊断中的应用
【2】电缆局放诊断专业博客http://blog.sina.com.cn/systest
【3】陈涛，魏娜娜，陈守娥，王连成，王雨《交联聚乙烯电缆水树产生机理、检测及预防》.特变电工山东鲁能泰山电缆有限公司
【4】豆鹏，文习山《交联聚乙烯电缆中水树研究的现状》武汉大学电气工程学院