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1、 1 广东电网公司 10kV 电力电缆 振荡波局部放电检测及定位试验 作业指导书 2013-03-30 发布 2013-03-30 实施 广东电网公司 发 布 QB 广 东 电 网 公 司 企 业 标 准 2 前 言 为了强化 10kV 电力电缆的缺陷检测试验工作，规范 10kV 电力电缆振荡波局部放电检测及 定位试验现场作业，广东电网公司组织编制 10kV 电力电缆振荡波局部放电检测及定位试验标准 化作业指导书，指导基层班组开展试验工作。作业指导书的编写在参照国家标准、行业标准、南 方电网标准及相关的技术规范、规定的基础上，充分考虑了广东电网公司的实际情况。 本作业指导书对10kV电力电缆振
2、荡波局部放电检测及定位试验工作的操作步骤、技术要 点、安全注意事项、危险点分析等方面内容进行了详细的规范，用于指导10kV电力电缆振荡波 局部放电检测及定位试验工作。 本作业指导书由广东电网公司生产技术部提出、归口并解释。 本作业指导书起草单位： 本作业指导书起草人： 3 目 录 1 范围. 1 2 规范性引用文件 . 1 3 支持文件 1 4 术语和定义 21 5 电缆振荡波局部放电检测系统理论基础 3 6 振荡波局放检测及定位试验安全及预防措施 . 98 7 作业准备. 1110 8 作业周期 12 9 工期定额.1312 10 作业流程 .1413 11 作业项目、工艺要求和质量标准 1
3、615 12 作业中可能出现的主要异常现象及对策 .2726 13 作业后的验收与交接 .2827 1 范围 本规范适用于额定电压为 10kV 的电力电缆振荡波局部放电检测和定位试验。 2 规范性引用文件 下列标准所包含的条文，通过在本规范中引用而构成为本规范的条文。本规范 实施时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本规范的各方应探讨使用 下列标准最新版本的可能性。 GB/T 2900.19-1994 电工术语高电压试验技术和绝缘配合 GB/T 3048.12-2007 电线电缆电性能试验方法 第 12部分：局部放电试验 GB/T 7354-2003 局部放电测量 GB/T 16927
4、.1-2011 高电压试验技术 第一部分：一般定义和实验要求 GB/T 16927.2-1997 高电压试验技术 第二部分：测量系统 GB 26861-2011 电力安全工作规程（高压试验室部分） GB 50150-2006 电气装置安装工程 电气设备交接试验标准 GB 50168-2006 电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范 DL/T 356-2010 局部放电测量仪校准规范 DL/T 417-2006 电力设备局部放电现场设备测量导则 DL/T 849.5-2004 电力设备专用测试仪器通用技术条件 第 5 部分：振荡波 高压发生器 Q/CSG 114002-2011 电力设备预防性试
5、验规程 3 支持文件 电力电缆使用说明书 电力电缆出厂试验报告 电缆沿布图 电力电缆交接试验报告 历次试验报告 安全生产风险管理体系 2 4 术语和定义 4.1 局部放电（局放）：导体间绝缘仅被部分桥接的电气放电。这种放电可以在导体 附近发生也可以不在导体附近发生。 注1：局放一般是由于绝缘体内部或绝缘表面局部电场特别集中而引起的。通常这种放电表现为 持续时间小于1S的脉冲。 注2：“电晕”是局放的一种形式，它常发生在远离固体或液体绝缘的导体周围的气体介质中。“电 晕”不宜被用作所有局放形式的通用术语。 注3：局放通常伴随着声、光、热和化学反应等现象。 4.2 视在电荷q：局放的视在电荷等于在
6、规定的试验回路中，如果在非常短的时间内 对试品两端间注入使测量仪器上所得的读数与局放电流脉冲本身相同的电荷。视在 电荷通常用皮库（pC）表示。 4.3 规定的局部放电值：在规定条件和试验程序下试品在规定的电压下允许的局放有 关参量中的最大值。对于交流电压试验，视在电荷q的规定值是重复出现的最大局放 值。 4.4 背景噪声水平：是在局部放电试验开始前及试验中检测到的不是由试品产生的稳 定信号的最大幅值。 注：背景噪声包括测试系统中的白噪声、广播电波或其他的连续或脉冲信号。 4.5 局部放电起始电压Ui：当施加于试品的电压从某一观察不到局放的较低值开始逐 渐增加到初次观察到试品中产生重复性局放时的
7、电压。实际上，起始电压Ui是局放脉 冲参量幅值等于或超过某一规定的低值时的最低施加电压。 4.6 局部放电熄灭电压 Ue：当施加于试品的试验电压从某一观察到局放脉冲参量的 较高值逐渐减小到试品中停止出现重复性局放时的电压。实际上，熄灭电压 Ue是当 所选的局放脉冲参量幅值等于或小于某一规定的低值时的最低施加电压。 4.7 振荡波：频率在 50Hz10kHz范围内，波形为按指数衰减的交流电压波。 4.8 单端测量：只在电缆的一个终端头进行局部放电测量。 4.9 双端测量：同时在电缆的两个终端头进行局部放电测量。 4.10 时延反射（TDR）算法：利用入射和反射信号的时间差进行信号源定位的一种 算
8、法。具体到局放中，放电故障向电缆两端传输脉冲，一个到达首端，另一个到达 末端后反射回到首端。理想情况下，根据已知两个脉冲时间差即可确定局放位置。 4.11 局部放电试验电压：按规定的局放试验程序施加的，并且在施加期间试品应不 3 出现超过局放规定值的规定电压。 4.12 电缆额定电压U0/U：U0 为电缆导体与金属套或金属屏蔽之间的设计电压，U为 导体与导体之间的设计电压。 4.13 新投运电缆：电缆的本体及附件均为全新的设备，无运行记录。 5 电缆振荡波局部放电检测系统理论基础 5.1 10kV电力电缆典型缺陷类型 按照故障在电缆系统中发生的部位，可将电缆系统中存在的故障隐患分为以下 两类：
9、 (1) 因电缆制造及施工质量不良、外力破坏、运行中的老化等原因引起的电缆本体缺 陷。具体包括： 电缆绝缘中或电缆绝缘与半导电层间的微创，如刀痕刮伤、断层、裂纹等。 电缆本体绝缘中的杂质和气泡。 电缆导体线芯表面不光滑，内外半导电层有凸起。 电缆金属护套密封不良及运行中破损，锈蚀。 电机械应力引起的缺陷。 电缆本体绝缘老化形成的水树枝和电树枝。 电缆外护套受生物或化学腐蚀等。 由于地面运动，热胀冷缩（弯曲）引发的附加机械应力引起的缺陷。 (2) 因电缆附件在制造、运输、安装及运行过程中操作不当产生的缺陷，包括： 安装错误或失误引起缺陷。包括安装未按规定标准进行、引入潮气、杂质、金属 颗粒、外半
10、导电层或主绝缘破损、导体连接器出现棱角、接头应力锥安装错位等。 电缆附件与电缆本体压接不紧，形成气隙。 直埋式敷设的电缆接头因外力破坏。 电缆户外终端受大气环境影响引起的缺陷。 电缆终端漏电流集流环的安装位置及质量问题。 电缆附件受化学或生物腐蚀。 电缆附件中绝缘部件的自然老化。 电缆充油户外终端因环境温度变化引起的油劣化。 5.2 电缆振荡波局部放电检测及定位原理 4 5.2.1 振荡波法局部放电检测原理 振荡波检测系统（oscillating wave test system，简称OWTS，下同）是将被试电 缆充以直流电压，当达到预设电压时，闭合高压快速开关，通过系统自带电感线圈 与电缆的
11、等效电容形成LC振荡回路，从而产生衰减电压，谐振频率为 1 (2)fLC ，其中L为测试系统自带电感量，C为被试电缆的等效电容值，图1为 OWTS系统的原理图。 电缆振荡波局放检测及定位系统硬件部分主要由振荡波系统单元和数据处理单 元（笔记本电脑）构成。其中，振荡波系统单元包括高压线圈、分压器、半导体开 关、局放耦合电容、局放耦合器、局放校准仪和连接面板等，该单元用于产生交流 测试电压及获得局放信号数据。数据处理单元用以存储、分析及评估局放信号。 软件部分由OWTS测试软件及浏览器软件组成，内置于OWTS单元和数据处理单 元中，其用户界面由笔记本电脑的鼠标和键盘控制，从而实现定义测试电缆、校准
12、 信号、生成电压、测试并保存数据、显示并处理测试数据、生成测试报告等功能。 试验在电缆停电时进行，检测时根据试验电压选择充电的直流电压，通过合上 半导体开关形成振荡波后，检测出电缆局部放电点的准确位置和放电量。 图1 振荡波局部放电检测和定位设备结构图 5.2.2 振荡波法局部放电定位原理 振荡波电压下的电缆局部放电定位技术是根据电磁波传输反射原理，即在缺陷 处产生的局部放电脉冲向电缆两端传播，在电缆端头处如果没有匹配阻抗，局部放 5 电脉冲将在端头处反射。根据在测量端测量的第一个沿测量端传输的脉冲及经另一 端反射后传回测量端脉冲的时间差即可计算出缺陷距离测量端的距离，从而定位出 缺陷的位置，
13、其原理示意如图2所示，图3为实测的一组入射波与反射波。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，脉冲将沿电缆向两个相反方向传 播，其中一个脉冲经过时间t1到达测试端；另一个脉冲向测试端的对端传播，并在对 端发生反射，之后再向测试端传播，经过时间t2到达测试端。根据两个脉冲到达测试 端的时间差，可计算局部放电发生位置，即 1 x t v 2 ()lxl t v 21 11 () 22 xlv ttlvt 图2 脉冲反射法原理示意图 图3 入射波及反射波测试结果图 一般电磁波在不同绝缘介质电缆中的传播速度有所区别，如表1所示。根据传播 速度、电缆长度及两个脉冲的时间差即可计算出电缆
14、的缺陷位置。 表 1 两种典型电缆的半波速 电缆类型 相对介电常数 半波速（m/s） 偏差范围 XLPE 2.3 85 82-86 PILC 3.5 80 77-83 在振荡波电压下，每一个振荡周期根据测量局部放电时可测放电幅值及此放电 脉冲经远端反射后的脉冲幅值，计算出放电距离测量端的位置，即可绘出局部放电 幅值、局部放电密集程度与电缆长度的关系曲线（本部分工作由OWTS自动完成）， 6 如图4所示。 放电点集中的区域即可能为电缆缺陷产生的局部放电位置，结合电缆的沿布图 及测距信息，最终分析放电点在电缆中的部位。以图4（b）中为例，电缆缺陷产生 的放电位置在距离测量端的200m及365m两处
15、。 （a）脉冲反射法定位 （b）缺陷定位结果 图 4 振荡波下的局部放电定位 5.3 电缆振荡波局部放电检测数据分析方法 三相电缆测试完成后，根据脉冲反射原理，进行局放数据分析，生成局放定位 图及测试报告。同时保留保存原始数据以便追溯，对可疑报告可进行多次人工分析 讨论。 通常，局部放电大多情况具有以下4个特征，即判断电缆局部放电及定位的“四要 素”： （1）放电量与放电频率重复率随电压升高而升高。 （2）放电信号波形可明显分别出“入射波”与“反射波”，如图5所示。 图 5 一对“入射波”与“反射波” 批注批注 微软用户微软用户1: 因为有些场合击 穿前会发生放电量减小。 批注批注 微软用户微
16、软用户2: 或俗称放电次数 7 （3）波形图有代表局部放电的簇状“线集合”，如图6所示；局部放电定位图上有集中 的“点集合”，如图7所示。 （4）局部放电相位具有典型的“180度”原则，即在振荡电压第一、三象限处有对称分 布的局部放电点集合。 若被测电缆局部放电值超过表4所列限值，则该电缆状况需引起高度重视，并应 采取相应措施。 图 6 簇状“线集合” 图 7 集中的“点集合” 5.4 OWTS局部放电检测与定位需要注意的问题 影响OWTS振荡波电缆局部放电检测和定位装置检测准确性的因素主要有四个， 一是测试数据的准确性，主要是由于外界随机脉冲型干扰进入检测系统，或加压端 批注批注 微软用户微软用户3: 不是很确切，请 核对，是否为 sebkmt 说明文档提 供？其他相位区间也有出现放电的 可能。同时，缺少图例。 8 子连接不好，
