交聯電纜阻尼振蕩波檢測技術國內外發展狀況

來源：揚州國浩電氣有限公司 2025年05月13日 07:21

振蕩波檢測

高壓交聯電纜的運行安全可靠，關鍵在于電纜主絕緣性能的狀況。當前，國內電纜運行部門已經對高壓、超高壓交聯電纜交接試驗和投運后的診斷性試驗(包括預防性試驗和在線監測)高度重視，采取了多種檢測手段和方法力圖確保電纜的運行可靠性。但是，現有交聯電纜絕緣性能檢測技術手段都存在一些局限和不足。

局部放電(簡稱局放)是電纜絕緣劣化的征兆，也是造成絕緣劣化發展的重要原因之一，局放作為電纜線路絕緣故障早期的主要表現形式，既是引起絕緣老化的主要原因，又是表征絕緣狀況的主要特征參數，是電力電纜運行中的一個較大的安全隱患。局部放電測量用于現場測量時，外部噪聲干擾嚴重，測量很困難。雖然有困難，但已有測量結果也證明值得花時間和代價進行局部放電的測量。特別當懷疑有缺陷或破壞或者要求保證電纜工作可靠性時，這是一種典型的方法。只要把噪聲等級降低到局部放電水平以下，測量的局部放電可以提供很多有用的診斷信息。通過觀察局部放電信號的幅度與相位以及信號與升降壓之間的變化關系，可以知道缺陷的形式和位置以及它們對電纜絕緣的影響。

其實，局部放電作為電纜絕緣非破壞性電氣檢驗的主要項目。從50年代后期開始，世界各國紛紛采用寬頻帶放大檢測器對電纜絕緣進行局部放電檢測。1963年，荷蘭NKF電纜廠F.H.Kreuger博士發表了他1957-1960年實驗研究的論文和”局部放電檢測“一書，奠定了局部放電的測量技術基礎。此后，國際大電網會議(CIGRE)第21技術委員會(高壓電纜)成立了局部放電工作組，針對電纜局部放電的特點進行確定試驗方法標準的工作。1979年德國5家主要電纜工廠同漢諾威大學西林研究所合作研究，提出了長電纜上局部放電測試的科學方法。1980年德國正式批準這一建議為國家標準。1982年國際電工委員會((IEC)第17工作組采納為IEC標準草案，1985年經各國IEC分委會多數表決，同意將該草案作為電纜局部放電的試驗方法標準。

1996年日本株式會社的Katsumi Uchida等人通過在電氣設備上制作氣隙和電樹，施加振蕩波電壓檢測擊穿電壓。研究發現振蕩波電壓在這兩種缺陷上的效果與交流電壓較接近。

1998年荷蘭代爾夫特理工大學的Edward Gulski等為了比較了振蕩波電壓和交流電壓下的局放特性，制作了不同的電纜終端缺陷進行檢測。研究發現兩者的起始放電電壓有很高的等效性，但是在局放量上存在一定的差異。振蕩波的頻率并不影響其局放起始電壓，但是頻率和放電量有很大關系，頻率越小，放電量越大。

據目前國內外技術文獻記載，該技術采用的振蕩波電壓是一種用于交聯聚乙烯電纜局部放電檢測和定位的電源，檢測時，首先通過振蕩波電路與電纜連接，產生振蕩波電壓作用于電纜。當電纜中存在缺陷時，會在振蕩波電壓的作用下，產生局部放電，經過電路中的局部放電檢測設備檢測放電信號，從而判斷電纜的運行狀態。

2008年1月，北京電力電纜公司吸取新加坡等國家在狀態檢測方面的成功經驗，嘗試采用振蕩波法電纜局部放電定位(OWTS)測試技術對配網10kV電纜進行局部放電測試。在測試過程中，檢測發現數條電纜有嚴重局部放電現象，經過對電纜的解剖分析證實了這些電纜存在的不同方面、不同程度的問題，通過對數百條電纜的局放檢測情況進行總結分析，應用振蕩波法對電纜局部放電進行測試并定位是一個非常有效的技術，而且方法操作簡單，容易判斷。得悉北京保電引進振蕩波技術檢測配網電纜取得不錯的效果后，國內電纜線路規模較大的城市，如上海、蘇州、廣州、深圳、武漢等城市都先后跟進，在10kV配網電纜上購置設備并組織開展，檢測出大量10kV問題接頭和電纜，及時消缺避免了很多跳閘事故。

但目前國內僅僅開展了配電網中壓電纜線路在阻尼振蕩波電壓下絕緣性能檢測與診斷的現場應用，而在高壓電纜線路上的研究與應用處于一片空白，相關的經驗和數據缺失。

2010年3月，武漢供電公司與國網電科院武漢高壓研究所聯合，在國內嘗試引進瑞士OWTS HV150系統的DAC電壓下現場測試、診斷2條110kV交聯電纜線路的絕緣健康狀況。研究分析和現場實測證明，用DAC電壓代替工頻正弦波電壓作為試驗電壓，結合耐壓試驗、局放檢測與定位、介質損耗測量多種絕緣性能檢測方法，可有效覆蓋線路全長范圍內電纜本體及附件，較好地彌補了現有高壓交聯電纜絕緣性能檢測手段存在的局限和不足。

2010年4月，為保障亞運會主網電纜安全，廣州引進了新加坡新能源公司所有權的瑞士OWTS HV150系統進行對亞運保電幾條重要的110kV電纜進行檢測，同時進行了技術交流和探討。

盡管如此，在110kV , 220kV高壓交聯電纜線路現場試驗和狀態檢測中，阻尼振蕩波(DAC)電壓下絕緣性能檢測的研究與應用在國內的相關經驗和數據仍相當缺乏。2011年深圳采用OWTS (HV250)阻尼振蕩波測試技術對3回220kV及14回110kV交聯聚乙烯電力電纜線路進行高壓振蕩波檢測試驗，收獲了大量現場實測數據。

IEC及世界各國都制定了相關的局部放電測試標準，通過對局部放電的檢測及時發現絕緣系統中的薄弱環節，找出故障原因，保證電力電纜質量，保障電力系統安全可靠運行。國際大電網(GIGRE)也在2009年成立了電纜及接頭現場局放檢測技術的工作組，對該方面技術發展進行研究梳理。

阻尼振蕩波局放檢測技術在中低壓電力電纜領域的應用效果，已為世人所認可并廣泛應用，但在110kV及以上高壓電纜領域仍是前沿的技術。瑞士Seitz公司研發成功的OWTS系統設備具備測試110kV及以上高壓電纜，輸出電壓峰值達350kV可對220kV及以下電壓等級電纜進行局放測試及耐壓實驗，在歐洲、中東、亞洲已有不少的成功案例。它具有與交流電源等效性好，作用時間短、操作方便、易于攜帶等特點，可有效檢測交聯聚乙烯電纜中的各種缺陷，不會對電纜造成傷害。高壓電纜振蕩波局放
測試主要用于檢測電纜系統內部(包括電纜本體、接頭、終端)存在的局部放電(絕緣層中存在的未擊穿的放電通道，簡稱局放。局放會在電場作用下逐漸升級，最終轉化為擊穿故障)，確保電纜處于健康狀態。其原理是通過檢測感性元件與被試電纜的高頻脈沖信
號，結合信號補償技術，達到測量并精確定位電纜線路局部放電的目的。

基于此，2011年深圳采用DAC電壓下現場測試、診斷3條220kV及14回110kV交聯電纜線路的絕緣健康狀況，開展了國內至今規模的DAC電壓下電纜局部放電檢測、放電源定位和介質損耗測量等試驗工作，為全面了解典型高壓交聯電纜DAC測試系統(OWTS)的功能與組成，探討研究用DAC電壓代替工頻正弦波電壓作為試驗電壓的可行性，結合對比了耐壓試驗、局放檢測與定位、介質損耗測量多種絕緣性能檢測方法，初步認可阻尼振蕩波檢測局放可比較有效覆蓋線路全長范圍內的電纜本體及附件，較好地彌補了現有高壓交聯電纜絕緣性能檢測手段存在的局限和不足。

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