电缆 局部放电
2008年12月第9卷第12期
电 力 设 备 ElectricalEquipment
Dec12008Vol.9No.12
31
振荡波测试系统在电缆局放测试
定位中的典型案例分析
张 皓,唐嘉婷,张立志,张彦辉,李 譞,吴 彤,赵 宇
(北京市电力公司电缆公司,北京市100027)
摘 要:简单介绍了电缆局部放电的原因和危害,以及振荡波测试系统的工作原理。以某路电缆为例,重点介绍了振荡波电缆局部放电(OWTS)定位测试中的现场应用,总结了OWTS测试、分析中的经验和技巧。关键词:电缆;局部放电;振荡波中图分类号:TM855;TM72614
0 引言
在电力系统中,判断电缆绝缘好坏的惯用测试方法是对被测电缆绝缘施加直流高压,检测直流泄漏电流的大小。但是,这种方法仅能对电缆整体绝缘情况做出诊断,无法对电缆局部进行测试和缺陷定位。更重要的是,直流耐压试验实际上是一种破坏性试验,尤其对交联聚乙烯(XLPE)电缆,在研究去掉直流高压之后的一段时期内,绝缘层的分子排列仍旧维持着极化状态的分子排列,特别是在因老化而生成的各种树枝结构内,其分子排列更不容易恢复到施加直流高压之前的状态
[1]
离出来的电子、正负离子在电场力的作用下具有较大的能量,当它们撞到绝缘内空气隙的绝缘壁时,足以打断绝缘材料高分子的化学键,从而产生裂解。其次,在放电点上,介质发热可达到很高的温度,甚至使得绝缘材料在放电点时被烧焦或熔化,温度升高还会产生热裂解或促使氧化裂解,同时温度升高还会增大介质的电导和损耗,因此产生恶性循环,导致绝缘体破坏。第三,在局部放电过程中会产生许多活性生成物,腐蚀绝缘体,使得介质性能劣化。第四,局部放电有可能产生具有较高能量的X射线和Y射线,促使高分子裂解。除此之外,连续爆破性的放电以及放电产生的高压气体都会使绝缘体产生微裂,从而发展成电树枝[1]。局部放电起始时只跨越绝缘间的一部分,但会不断地破坏绝缘材料,最终导致绝缘被击穿。
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的缺陷。因此,国内外许多专家、学者及一些国际电力权威机构一致推荐局部放电试验为评价电力电缆绝缘状况的最佳方法,并作为及时发现电缆故障隐患、预测电缆运行寿命、保障电缆安全可靠运行的重要手段。
,经直流耐压试验测试合格的电缆,
在重新投入运行后很快发生绝缘击穿事故的例子屡见不鲜。由于直流耐压试验存在加速XLPE电缆绝缘早期劣化以及大大缩短电缆运行寿命等弊端,一些电缆使用量较大的发达国家在XLPE电力电缆的预防性试验中相继推出了振荡波电压试验、011Hz超低频电压试验和工频电压试验方法
[2]
。
2008年1月,北京市电力公司电缆公司尝试采用
振荡波法电缆局部放电定位(OWTS)测试技术对
10kV电缆进行了局部放电测试。在测试过程中发现
某路电缆出现明显的局放现象发生,本文将详细阐述该电缆故障处前后局放测试结果,分析局放原因,并对OWTS测试、分析中的经验和技巧加以总结。
2 OWTS系统原理
图1为OWTS系统的高压发生和测试原理电路。直流电源首先对电容充电,之后闭合IGBT高压开关,通过设备电感与被测电缆电容发生谐振,在被测电缆
端产生阻尼振荡电压。
1 电缆局部放电的原因及危害
XLPE电缆在制造和接头操作过程中,绝缘层内
部易进入杂质,出现微孔、半导电层突起和分层缺陷,以及油纸绝缘(PILC)电缆由于负荷过大或缺油而导致绝缘材料干燥,外护套被侵蚀后引起进水。这些均会引起发生局部放电。
长期的实践证明,局部放电是造成电力电缆绝缘被破坏的主要原因。首先,在局部放电的过程中,电
图2为OWTS系统采用的脉冲反射法进行局部放电定位原理示意图。测试一条长度为l的电缆,假设在距测试端x处发生局部放电,脉冲沿电缆向两个
)相反方向传播,其中一个脉冲(本文中称为“入射波”
经过时间t1到达测试端;另一个脉冲(本文中称为“反射波”)向测试端对端传播,并在对端反射后再向测试