重庆泰山电缆有限公司 重庆市 401120
摘要：本文通过对配网电缆现场测试，使用阻尼振荡波局部放电检测技术弥补超低频介质损耗检测中存在的不足之处，综合评估配网电缆整体绝缘状况，重点研究综合检测方式对配网电缆整体绝缘状况评估的可行性。超低频介质损耗检测能有效地评估电缆整体绝缘是否存在潮气入侵或者老化情况，当测试电缆存在局部缺陷点，超低频介质损耗检测无法检测，然而阻尼振荡波局放检测能弥补超低频介质损耗的不足之处，有效地检测出电缆绝缘局部缺陷点并精确定位。在配网电缆绝缘测试评估中，通过超低频介损检测数据，评估电缆整体绝缘是否存在潮气入侵或者老化情况，结合阻尼振荡波局放检测数据和局放信号位置，判断电缆是否存在局部放电缺陷点。根据综合检测结果，采取相应的检修方式消除缺陷点，提升电缆运行的可靠性。通过总结现场检测结果和解剖分析，本文得出了使用超低频介质损耗和阻尼振荡波局放相结合的检测方式可以更加全面的评估配网电缆的整体绝缘状况。
关键词：配网电缆；超低频介质损耗；阻尼振荡波局部放电；缺陷点；整体绝缘
引言
近年来的城市化进程与用电规模日益扩大，促使配电网络得到快速发展，同时对供电可靠性的要求越来越高，电缆作为配电网络中电力的主要输送通道，整体状况显得尤为重要。然而在电缆实际运行中往往受到各种不利因素的影响，附件安装质量造成的绝缘加速老化、负荷变化、外力破坏等，降低了电缆的使用寿命，严重时还会影响配电网的稳定运行。面对数量巨大的配网电缆，运维工作的整体思路须由事故抢修转变为状态管理，从而提升电缆线路的安全可靠性，提高电缆线路运维、资产管理水平。
根据配网电缆的特点和使用状况，采用超低频介质损耗检测和阻尼振荡波局放检测相结合的综合检测方式，制定一套完善的评估标准，有利于对每回电缆进行状态管理。
（1）根据超低频介损现场测量数据，评估电缆整体绝缘状况，结合阻尼振荡波局放现场测试数据，筛选出电缆中的缺陷点，对超低频介损检测结果进行补充。
（2）根据综合检测数据，对绝缘严重老化或缺陷点局放超标的电缆采取检修行动，对绝缘存在老化和缺陷点局放未超标的电缆采取定期检测或加强监测的方式，以保证供电可靠性。
（3）综合检测数据可以量化评估电缆整体绝缘状况；根据测试数据，将电缆分类管理，事先排除电缆中的缺陷和薄弱环节，减少事故发生率和事故停电造成的经济损失。
（4）根据电缆绝缘评估结果，做到有计划的检修，降低配网电缆的抢修成本，对于配网电缆管理起到至关重要的作用。
1 配网电缆超低频介质损耗测试
电缆的介质损耗是表征电缆整体绝缘特性的一个非常重要的电气参数，过高的介质损耗会使绝缘温度上升，加快电缆绝缘层的老化。介质损耗主要是由发生在绝缘材料里的导电损耗引起的，绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗，叫介质损耗。
将电缆绝缘等效为简单的电阻电容并联模型，
可得出介损计算公式tanδ=1/ωRC。从tanδ表达式可以看出，介损值只取决于绝缘的介质特性，与绝缘材料的尺寸和形状无关，因此测量绝缘的介损值可以量化评估电缆整体绝缘老化程度和受潮状况。
一般情况下，电缆绝缘层的介电常数和泄露电阻与测试电压频率无相关性，因此，随着测试电压频率的降低，介损值升高。在工频电压下，完好的XLPE电缆的电阻率非常高，测试的介损值非常小，加之测试现场在变电站、开闭所及环网柜，存在较强的电场干扰，工频下测量介损值难度极大。因此，现场测试采用0.1Hz超低频测试电压测试介损值，提高介损值的数量级和测试灵敏度。
2 配网电缆阻尼振荡波局部放电测试
XLPE电缆在制造和安装附件过程中，绝缘层内部容易出现杂质、半导电层突起和微孔，经过大量试验证明，局部放电是造成电力电缆绝缘被破坏的主要原因，在局部放电的过程中，电离出来的电子、离子在电场作用下具有较大的能量，当他们撞击到绝缘内空气隙的绝缘壁时，足以打断绝缘材料高分子化学键，产生裂解；其次，在缺陷点上，介质发热可达到很高的温度，使得绝缘层在缺陷点被烧焦或者熔化。
阻尼振荡波局放采用OWTS系统原理，测试电源电压经整流变为直流电，直流电在被测试端加压至预设值，之后闭合高压开关，通过设备电感和被测电缆电容发生谐振，在被测电缆上产生阻尼振荡电压，试验时采用固定电感和电缆谐振产生的正弦振荡波进行加压，其波形和频率接近工频电压，因此不会对电缆产生损伤。
系统采用脉冲反射法进行局部放电定位，电缆缺陷点产生放电信号后，局放信号向电缆两端传播，根据波反射原理，经电缆终端反射，接受装置根据检测的一系类波形，根据波形间的时间差，计算电缆缺陷点位置。
3 现场测试与分析
3.1 电缆基本信息
电缆名称：10kV梅长线麦田环网柜2S电力大厦出线至10kV电力大厦开闭所号951进线之间电缆
电缆起点：10kV梅长线麦田环网柜2S电力大厦出线
电缆终点：10kV电力大厦开闭所号951进线
投运时间：2015年4月9日
电缆型号规格：YJV22-8.7/15 3×400mm2。
3.2 电缆测试信息
测试日期：2018年8月21日
测试地点：10kV梅长线麦田环网柜
拆掉电缆两端终端头，使电缆与电力系统完全脱离。使用兆欧表5000V档分别对电缆A、B、C三相进行接地电阻测试，分别为51GΩ、37GΩ、29.5GΩ。采用TDR行波测距仪，测得线路长度为929米，测试数据见图1。
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图1 电缆全长测量
3.3 超低频介损测试
超低频介损测试采用赛巴VLF Sinus 34介质损耗设备测试电缆系统的介质损耗，检测电缆整体绝缘和老化状态，特别是水树的生长状况和电缆附件浸水状态。
根据Q/GDW 11838-2018《配电电缆线路实验规程》，电缆三相的介损稳定性、介损差值和介损平均值均在“正常”标准之内，因此，判定电缆整体绝缘状况良好。
表1 10kV梅长线介损测试数据，[10-3]
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3.4 阻尼振荡波局部放电测试
阻尼振荡波局部放电测试采用上海慧东阻尼振荡波状态检测系统HDDAC-30。测试电压在1.2U0-
1.7U0时，均检测到局部放电信号，测得距10kV梅长线麦田环网柜584米处，三相电缆最大局放量分别为1003pC、659pC、672pC。依据DL/T 1576-2016《 6kV-35kV电缆振荡波局部放电测试方法》和Q/GDW 11838-2018《配电电缆线路实验规程》规程中对电缆局放量的规定，投运5年以内的电缆中间接头，最高试验电压（1.7U0）下局放量要求小于300pC[3]。因此判定测试电缆在距10kV梅长开闭所585米处中间接头局部放电量超过500pC。
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图2 局部放电定点波形
根据测试数据定点出的距离，找到缺陷点并更换中间接头，对电缆进行复测，无局放信号。
3.5 故障接头解剖分析
根据阻尼振荡波局放定位的距离，找到局放超标缺陷点并更换中间接头，并对故障电缆头进行解剖分析，发现冷缩套管内有铜屑、半导电层切口有尖端问题，本次检测的缺陷点主要是由附件安装工艺质量引起。
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图3 冷缩套管内铜屑 图4 半导电层切口有尖端
3.6 更换接头后复测
电缆缺陷点修复后，再次进行超低频介损和阻尼振荡波局放检测，与修复前检测数据进行对比发现，介损值无明显变化，局放量明显降低，无超标局放信号，消除了电缆中潜在隐患接头。
表2 10kV梅长线介损复测数据，[10-3]
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图5 修复后局放定位分布
4 配网电缆绝缘状态综合检测研究
通过现场测试和对故障电缆解剖分析得出，测试中采用超低频介损和阻尼振荡波局放检测相结合的技术路线，是行之有效的，可更加完善和量化评估电缆整体绝缘状况。
根据Q/GDW 11838-2018《配电电缆线路实验规程》和DL/T 1576-2016《 6kV-35kV电缆振荡波局部放电测试方法》等相关标准，综合评估电缆整体绝缘状况，将电缆整体绝缘状况分为“正常”、“注意”和“异常”三大类。
根据多次测试经验，结合超低频介损和阻尼振荡波局放检测数据，建议使用下列判据对交联聚乙烯配网电缆的整体绝缘状况评估：
（1）介质损耗值和局部放电值在“正常”标准内时，电缆无需采取检修行动，需在3-5年内再次进行介损和局放检测；
（2）介质损耗值或者局部放电值在“注意”标准内时，电缆需要采取检修行动，消缺检修后再次进行介损和局放检测，并与消缺前数据做对比，进一步评估电缆整体绝缘状况；
（3）除上述（1）、（2）之外的情况的电缆，需要对电缆加强监测，1-3年内进行介损和局放检测，并与前一次测试数据进行对比，观察电缆整体绝缘变化趋势，综合评价电缆整体绝缘状况；
（4）介损测试长电缆时，系统存在降频检测，检测的数据无对应标准，当频率降为0.05Hz时，建议将0.1Hz频率检测标准值增加一倍进行判别；当频率降为0.02Hz时，测试数据无参考价值。
5 结论
本次通过对10kV梅长线麦田环网柜2S电力大厦出线至10kV电力大厦开闭所号951进线之间电缆整体绝缘评估案例，采用超低频介损和阻尼振荡波局放相结合的检测技术路线进行研究分析，得出以下结论：
（1）根据超低频介损测试数据判定电缆整体绝缘状况良好；然而根据阻尼振荡波局放检测数据判定电缆存在局放缺陷点；
（2）根据局放波形精确定位和现场采取检修行动，缺陷点距离测试端585米，经采取消缺检修后，再次检测无局放，进一步验证电缆存在缺陷点；
（3）本次现场检测验证阻尼振荡波局放检测能有效地弥补超低频检测的不足之处；使用超低频介损和阻尼振荡波局放相结合的检测方式可以更加全面的评估配网电缆的整体绝缘状况。
参考文献：
[1]DL/T 1576-2016《 6kV-35kV电缆振荡波局部放电测试方法》，电力行业电力电缆标准化技术委员会，2016；
[2]Q/GDW 11316-2014《电力电缆线路试验规程》，国家电网技术生产部，2015年02-26实施；
[3]Q/GDW 11838-2018《配电电缆线路实验规程》，2018；