电缆局放定位_电缆局放原理

文章导读:

• 1、如何对中压电缆进行局放诊断?
• 2、电缆振荡波与耐压区别？
• 3、电缆绝缘中有气隙局放一定能检测出来么？在存在干扰的情况下局方定位能进行么？
• 4、电缆故障定位的方法有哪些？
• 5、中高压电缆做局部放电试验的原理是什么？
• 6、电缆振荡波局放监测

如何对中压电缆进行局放诊断?

GDOWS-10电缆振荡波局部放电及定位测试系统是集成式局部放电定位及管理系统，主要用于中压电缆的局放诊断。系统测试频率为50Hz到几百赫兹的阻尼交流电压。

系统在测试过程中产生的阻尼交流电压最高可达28kV，并结合先进的系统硬件与系统软件来进行诊断，主要包括：

最新的电晶体技术和激光控制技术，如高压电晶体开关；

电子元件，数字式信号处理，如高压电晶体开关、高压源；

数字式信号处理器和过滤器；

无线\有线连接以及计算机内置系统，包括局放探测器、控制单元和局放分析器。

采用最新的云计算技术，能快速解决各种问题。

电缆振荡波与耐压区别？

目前对电力电缆检修的管理，主要是依据《电力设备交接和预防性试验规程》所规定的项目和试验周期，定期在停电状态下进行绝缘性能试验。其中变频串联谐振试验由于试验状况接近电缆的运行工况，因此成为国内目前应用最广泛的试验方法。

但大量试验及经验表明，串联谐振耐压试验无法对电缆整体绝缘的状态进行定量评估，一些通过串联谐振耐压试验的高压电缆在短期内仍有放电击穿的现象。经过长期对高压电缆的研究试验和实践，认为局部放电是电缆绝缘故障的先兆，有效检测局部放电是提高电缆状态检修水平的一种重要途径。

振荡波电缆局放诊断与定位系统（简称OWTS系统）是电力电缆“状态检修”的一种新方法。此方法是先对XLPE电缆施加直流电压，利用形成的阻尼振荡波条件下的局放进行诊断与定位。可以可靠地发现电缆及电缆接头的微弱绝缘缺陷，并且可以准确定位。

湖北中试高测电气控股有限公司开发了一体式10kv电缆直流振荡波局放测试装置。此装置为一体化式试验设备，小巧便于携带，现场连线非常简单，对于电缆试品的长度适应性也非常广泛。可以快速且精准的进行电缆局部放电诊断与定位。

二、系统试验原理

图中，通过DC升压源进行升压，当电压升至测试电压时，闭合电子开关，使谐振电抗器和被试电缆形成逐渐衰减的阻尼振荡，通过专用分压器进行测量和反馈控制，使用专用软件可以将被测电缆及其接头的绝缘薄弱环节所发生的局部放电信号有规律的显示出来。通过波形数据分析，可以测出局部放电的放电量值及定位局部放电点的准确位置。并且通过软件可以控制阻尼振荡波形多次重复，从而可以更可靠验证被测电缆的绝缘缺陷。

三、系统的性能及特点

1、 适用于新电缆（投运前）交接试验及老电缆（停电后）预防性试验。

2、 遵循IEC60270标准测量电缆局放量。

3、 对电缆局放点进行距离测量。

4、 测量电缆接头位置及全长距离。

5、一体式主机可以根据国网的相关规程设定电压自动升压，笔记本系统自动采集数据，简单方便。

6、 采用硬件和软件相结合抗干扰技术,可有效去除外部干扰。

7、 软件专家系统，同时显示局部放电波形、放电量和测试电压等参数，对测试数据进行实时保存、生成测试报告及打印等功能。　

三、主要技术参数及配置

主要技术参数

1、 最大输出电压：3～30kV 2、试品电容量：≤5μF

3、阻尼振荡波频率范围：30～1000Hz 4、局放测试范围：5pC～100nC

5、局放定位精度：0.1米 6、通讯协议：USB2.0 和 串口

设备的组成部分

1、 高压电缆局放测试系统软件(笔记本电脑)

2、 一体式震荡波局放测试主机

1)高压发生装置 2）输入电源: AC220V±10﹪

3)谐振电抗器 4）线圈电感: 0.8H

5)专用局放数据滤波采集装置 6）采样频率：125MHz 8bit

7)软件：专家诊断系统

3、局放校准器(50pC ，100pC, 200pC, 500pC, 1nC ，2nC， 5nC ，10nC ，20nC)

35KV

一、概述

目前对电力电缆检修的管理，35KV电缆振荡波局放云测试系统主要是依据《电力设备交接和预防性试验规程》所规定的项目和试验周期，定期在停电状态下进行绝缘性能试验。其中，变频串联谐振试验由于试验状况接近电缆的运行工况，因此成为国内目前应用最广泛的试验方法。

但大量试验及经验表明，串联谐振耐压试验无法对电缆整体绝缘的状态进行定量评估，一些通过串联谐振耐压试验的高压电缆在短期内仍有放电击穿的现象。经过长期对高压电缆的研究试验和实践，认为局部放电是电缆绝缘故障的先兆，有效检测局部放电是提高电缆状态检修水平的一种重要途径。

为此，湖北中试高测电气控股有限公司开发出交流衰减阻尼振荡波局放测试装置, 本装置采用交流高压源，在交流变频串联谐振耐压装置上，附加峰值同步信号，及高压开关使串联谐振回路在峰值时停止功率输出，并同时闭合高压开关，形成振荡波阻尼振荡，进行电缆局部放电测试。可以可靠地发现电缆及电缆接头的微弱绝缘缺陷，并且可以准确定位。

此装置既可以在现场进行阻尼振荡波条件下的电缆局放测量及定位，亦可以按现行标准（规程）进行电缆的现场交接及预防性串联变频谐振交流耐压试验，一机两用，大大提高了设备使用效率。

二、系统试验原理

图中，通过变频源调节频率，通过励磁变压器隔离升压激励使谐振电抗器与被测电缆的分布电容产生谐振，谐振条件下，在被试电力电缆上可以获得Q倍于励磁电压的试验电压。在电缆上维持试验电压的过程中，短路励磁变压器的输出端，使谐振电抗器和被试电缆形成逐渐衰减的阻尼振荡，通过专用分压器进行测量和反馈控制，可以将被测电缆及其接头的绝缘薄弱环节所发生的局部放电信号有规律的显示在系统电脑显示屏上。通过波形数据分析，将被测电力电缆及其接头的绝缘薄弱环节所发生的局部放电的放电量值极其准确位置数字显示在电脑屏幕上，可存贮、可打印。并且通过软件可以控制阻尼振荡波形多次重复，从而可以更可靠验证被测电缆的绝缘缺陷。

三、系统的性能及特点

3.1采用交流串联谐振升压+振荡波测试局放的方法、设备合二为一，一套设备既可完成局放试验又可做交流耐压试验，一机两用。交流耐压试验符合现有规程

3.2适用于新电缆（投运前）交接试验及老电缆（停电后）预防性试验。

3.3遵循IEC60270标准测量电缆局放量。

3.4 对电缆局放点进行精确定位。

3.5测量电缆接头位置及全长距离。

3.6局放测试全程笔记本软件操控，简单方便。一人操作一人监控。

3.7采用硬件和软件相结合抗干扰技术,可有效去除外部干扰。

3.8软件专家系统，同时显示局部放电波形、放电量和测试电压等参数，对测试数据进行实时保存、生成测试报告及打印等功能。　

3.9有线、无线两种通讯控制方式，根据现场及使用人员情况灵活选择。

主要技术参数：

（1）、试品电容量：≤2uF（约5km）

（2）、最高试验电压：AC 21.6 Kv

（3）、阻尼振荡波频率范围：30～600Hz

（4）、变频串联谐振耐压试验频率范围：20～300Hz

（5）、局放测试范围：10PC～100nC

（6）、局放定位精度：1％

设备的组成

（1）、 高压电缆局放测试系统软件(笔记本电脑)

（2）、 变频源主机

1）输出功率: 10Kv 2）输出频率: 30HZ-300HZ

3）频率分辨率: 0.1HZ 4）输入电源: AC220V±10﹪

（3）、谐振电抗器

1)电感量: 3H 2)工作频率: 30HZ-300HZ

3)最高工作电压: AC 25Kv 4)最大工作电流: 10A

（4）、专用局放采集装置

采样频率：100MHz

（5）、局放校准器1(100PC,200PC,500PC,1000PC,2000PC)

局放校准器2(5nC,10nC,20nC,50nC,100nC)

注：适用电缆规格：电压10kV，300mm2截面电缆3公里。其他需求，需另行设计

35kV测试系统参数及配置

7.1主要技术参数

（1）、试品电容量：≤0.6uF

（2）、最高试验电压：AC 55Kv

（3）、阻尼振荡波频率范围：30～300Hz

（4）、变频串联谐振耐压试验频率范围：30～300Hz

（5）、局放测试范围：10pC～20nC

（6）、局放定位精度：1％

设备的组成

（1）、高压电缆局放测试系统软件(笔记本电脑)

（2）、交流振荡波高压试验电源

1）输出功率: 15KW 2）输出频率: 30HZ-300HZ

3）频率分辨率: 0.1HZ 4）输入电源: AC220V±10﹪或AC380V

（3）、谐振电抗器总性能参数（共8节，可根据现场串并联使用）

1) 电感量: 15H/12A 2) 工作频率: 30HZ-300HZ

3) 最高试验电压: AC 55KV 4) 最大试验电流: 12A

（4）、专用局放数据滤波采集装置

1）采样频率：125MHz

2） 存储深度：64M

3） 软件：专家诊断系统

（5）、局放校准器(50PC ，100PC, 200PC, 500PC, 1nC ，2nc， 5nC ，10nC ，20nC)

（6）、励磁变及振荡波产生器

注：适用电缆规格：电压35kV，300mm2截面电缆2公里。其他需求求，需另行设计

电缆绝缘中有气隙局放一定能检测出来么？在存在干扰的情况下局方定位能进行么？

一个有经验的局部放电测量工程师应该要知道‘一定’这个说法是不妥当的，就算是国际标准当中的也只是说“可能会是”。

现在的测试技术相对成熟，至少我们做电缆绝缘层的局放是比较有把握的，即使是在有干扰的情况下（现场）。

存在干扰的情况下进行局放定位是一个很不错的主题，一般来说是可以的。这是一个试验设计，信号处理和统计学的不错应用。世界范围内已经有很多成功的尝试，你有兴趣的话我可以详细介绍下我所知道一些定位方法。

局部放电是一个瞬间内发生的成千上万的事件，我们研究人员根据经验和物理原理来分析可能的原因。

电缆绝缘的话，气隙的局放和金属杂质的局放有没有不同，是怎样的不同，我相信没有人能说出一个绝对正确的论述。

电缆故障定位的方法有哪些？

当在电缆中的某个局部点处，绝缘已经恶化到发生击穿的程度，允许电流浪涌到地，该电缆被称为故障电缆，并且最大泄漏的位置可以被认为是灾难性的绝缘故障。在获得所有间隙并且电缆已经隔离以准备电缆故障定位后，强烈建议遵循固定的攻击计划来定位故障。在诊断任何复杂问题时，按照设定的逐步程序将有助于达到解决方案，或者在这种情况下，有效地精确定位故障。

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一般初始分析和测试完成，有两种类型的电缆故障定位仪器可用：

时域反射计（TDR）

脉冲反射方法，脉冲回波方法或时域反射计是应用于所谓的电缆雷达或TDR的术语。该技术于20世纪40年代后期开发，可以连接到电缆的一端，实际上可以看到电缆并测量电缆变化的距离。最初的首字母缩略词RADAR（RAdio Detection And Ranging）被应用于检测远程飞机的方法，并通过分析无线电波的反射来确定它们的距离和速度。机场雷达系统和警用雷达枪使用这种技术，其中一部分发射的无线电波从飞机或地面车辆反射回接收天线。

捶击器（浪涌发生器）

这些设备基本上是高压脉冲发生器，包括直流电源，高压电容器和某种类型的高压开关。电源用于将电容器充电至高电压，然后触点闭合将电容器放电到被测电缆中。如果电压足够高以击穿故障，则存储在电容器中的能量通过故障时的闪络迅速放电，从而在地面产生可检测的声音或“重击”。捶击器的重要规格是它可以产生的最大电压以及它为故障提供多少能量。

在聚乙烯电缆开始安装在地下几年之后，证据开始浮出水面，由于绝缘层中的“树状”，这种塑料电缆长时间高压捶击弊大于利。对于PILC电缆而言，情况并非如此，其中通常需要更高的电压和更多的能量来定位故障而不会损坏电缆。关于EPR的树木状况，意见不一。由于这种树状况，许多公用事业公司发布了工作规则，降低了用于故障定位的最大允许电压。

以焦耳（瓦特 - 秒）为单位测量的任何浪涌发生器的能量输出计算如下：E = V2 C2其中E =焦耳能量，C =电容单位为μf，V =电压单位为kV以增加“爆炸”故障只有两个选择是增加操作员可以完成的电压或增加制造商必须完成的电容。图34显示了典型的4微法脉冲发生器的输出能量曲线，该发生器在25kV的最大电压下产生1250焦耳。如果故障定位人员被告知捶击器的输出电压必须限制在12.5 kV（25 kV的一半），则其捶击器的输出能量将减少四倍至312焦耳。

在实际的世界中，300到400焦耳是在地面听到砰砰声的门槛，没有声学放大和很少的背景噪音。如果无法听到故障的砰砰声，唯一的选择是增加电压以便找到故障，进行修理并重新打开灯。

回复者：华天电力

中高压电缆做局部放电试验的原理是什么？

是标准的脉冲电流法，即GB7354、IEC60270标准方法，局部放电产生的脉冲电流信号经过安装在电缆上的耦合电容器测量阻抗等传感器将脉冲电流信号转换为脉冲电压信号从而进行测量。根据应用的实际状况可以选择不同的频率范围，例如在试验室进行测试时，选择＜1MHz范围进行测量。而在线监测时更适宜应用更高的频率范围，以减小低频范围的干扰。

进一步可以应用时域反射法对电缆的局部放电进行定位测量。在现场测试时，更适宜将局部放电采集单元置于高压侧，尽可能的提高灵敏度，也简化接线连接。同时也可以将介质损耗因数测量、局部放电定位、试品电容测量等功能结合一起，大大简化测量，提高灵敏度。

电缆振荡波局放监测

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，无法对局放部位进行定位。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，由于在去掉直流高压之后的一段时期内绝缘层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]

，因此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。由于直流耐压试验具有加速XLPE电缆绝缘早期劣化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振荡波电

压试验、0.1Hz超低频电压试验和工频电压试验方法[2]。

2008年1月，北京电力电缆公司吸取新加坡等国家在状态检测方面的成功经验，尝试采用振荡波法电缆局部放电定位（OWTS）测试技术对配网10kV电缆进行局部放电测试。在测试过程中，检测发现数条电缆有严重局部放电现象，经过对电缆的解剖分析证实了这些电缆存在的不同方面、不同程度的问题，通过对数百条电缆的局放检测情况进行总结分析，应用振荡波法对电缆局部放电进行测试并定位是一个非常有效的技术，而且方法操作简单，容易判断。

图4 行波法定位原理

a）接线图  b）检测阻抗上的脉冲信号示意图 c）脉冲波在电缆上的传播

CDO--示波器 PDS—局部放电测试仪

     其中，Ck为高压电容，Zk为检测阻抗，同时也做匹配阻抗，消除脉冲在高压端的反射。设在t0时，在电缆 x 处发生放电，送出的两个脉冲按相反方向沿电缆传播，t1时刻第一个脉冲到达测试仪，第二个脉冲在电缆远端反射后在t2时刻到达测试仪（如图4）。由于电缆中电脉冲的传播速度相对于确定的电缆绝缘型式是已知的常数，所以根据式（1）就可以算出放电点离电缆近端（高压端）的距离。

X=L-  (τV）/2

其中L为电缆的长度，V为脉冲波在电缆中的速度，τ为两个脉冲的时延，即τ =t1-t2

——摘自：OWTS振荡波电缆局放检测和定位技术基本原理研究   冯义、刘鹏、程序、 涂明涛

等编著