高原高寒条件下的振荡波局放试验分析_徐晓东.pdf

312 集成电路应用 第 40 卷 第 1 期（总第 352 期）2023 年 1 月Applications创新应用缆绝缘老化的影响最甚，不仅严重威胁电气安全，而且可能造成难以挽回的生命财产损失2。常规试验方式在平原地区变电站电力电缆的效能足够、经济适用性达标，对比之下，针对环境条件更为恶劣的高原变电站电力电缆，则需要采用能发现隐藏、潜在缺陷的振荡波局放试验。2 振荡波局放试验 2.1 电力电缆的局放危害35kV及以下范围的电力系统控制中，由于易受到绝缘性能控制的影响，在绝缘相对较弱的位置，会产生局域放电的现象，在外加电压达到场强产生条件时，应使得放电区域中的放电位置形成固定化的放电通道，此类放电系统功能仅限于区域发电的局部位置，但不会产生即可贯穿性的通道，此类放电现象称为局部放电。轻微的局部放电对电力设备绝缘影响较小，但会对电力绝缘产生不良影响，长时间带病运行，导致电力系统性放电故障。在实际的施工过程中，会出现电缆线路压接管包绕绝缘带结构不规范的现象，同时绝缘剂容易出现涂抹不到位，绝缘屏蔽层结构处理难度大，这都会导致电缆系统出现局部放电的现象。上述放电现象均以电缆线路的微观现象为主，且绝缘区域存在一定量的杂质、气隙等，导致绝缘介质局部存在放0 引言随着我国中西部大开发进程进一步加深，西部地区电力需求不断增长，高原电网建设规模逐渐加大，新投入运营的电力电缆数量不断增多。然而由于制作工艺、通道环境以及高原高寒地带更易发生的绝缘老化、外力破坏等因素影响，运营中的电缆可能发生水树枝、电树枝等各类局部放电缺陷和隐患，造成电缆本体或附件绝缘损坏，最后引起故障。如何快速、准确地检测电缆缺陷、降低电缆线路故障率，提升电网供电可靠性是电力行业十分关注的问题1。1 研究背景本文以研究振荡波局放试验技术为主线，介绍某高原变配电项目开展35kV及以下电力电缆检测应用实例，可为类似项目提供参考和借鉴。差异情况比较分析相较于在平原低海拔、气压条件较好的地区架设电网，高原高寒地区电力电缆等典型电气部件在运输中和运行中，多受到外部气候环境制约，其中以风沙、紫外线、极端天气和气压为主，直接影响电气设备运行效能。尤其是电力电缆，在高原高寒地区气候条件的影响下，经常发生绝缘老化现象，绝缘特性显著下降，从而产生局部放电，其中以高原高寒地区强太阳辐射对电力电作者简介：徐晓东，中国安能建设集团第二工程局有限公司厦门分公司；研究方向：工程试验。收稿日期：2022-12-06；修回日期：2022-12-22。摘要：阐述在高原高寒地区恶劣的电网运维环境下，采用常规试验方式难以完成电缆绝缘状态试验检测、难以确保电缆线路及变电站安全运行。探讨电缆振荡波局放检测技术的原理，在某高原变电站35kV及以下电力电缆中，验证振荡波局放检测技术在高原高寒地区的检测能力。关键词：振荡波，局部放电试验，电力电缆。中图分类号：TM75 文章编号：1674-2583(2023)01-0312-03 DOI：10.19339/j.issn.1674-2583.2023.01.138文献引用格式：徐晓东.高原高寒条件下的振荡波局放试验分析J.集成电路应用,2023,40(01):312-314.高原高寒条件下的振荡波局放试验分析徐晓东（中国安能建设集团第二工程局有限公司厦门分公司，福建 361021）Abstract This paper describes that under the harsh power grid operation and maintenance environment in the plateau and cold regions,it is difficult to complete the test and detection of cable insulation state by using conventional test methods,and it is difficult to ensure the safe operation of cable lines and substations.It discusses the principle of cable oscillation wave partial discharge detection technology,and verifies the detection ability of oscillation wave partial discharge detection technology in high and cold plateau areas in a 35kV and below power cable of a plateau substation.Index Terms oscillation wave,partial discharge test,power cable.Analysis of Oscillatory Wave Partial Discharge Test under High and Cold Conditions in PlateauXU Xiaodong(Xiamen Branch of China Anneng Construction Group 2nd Engineering Bureau Co.,Ltd.,Fujian 361021,China.)Applications 创新应用集成电路应用 第 40 卷 第 1 期（总第 352 期）2023 年 1 月 313电的现象。如果放电系统中的能量相对较小，则在短期效应中会产生一定的电缆绝缘性强度下降的现象，在局部放电的能量相对较小状态下，应绝缘性缓慢损坏，长期积累后，电缆的绝缘击穿，进而导致直接破坏，或者绝缘材料失去本身性能，导致电网故障3,4。2.2 振荡波局放试验技术的特点震荡波局部放电检测技术与定位技术的实施，是目前国际上应用较为广泛的技术之一，高压电缆局部放电的位置更加明确，检测过程中不对电缆系统完成一定的伤害，传统性的检测试验方法应用的过程中，可发现一般、明显的绝缘性缺陷，并且不但发现隐藏及潜在的缺陷内容同时隐藏潜在缺陷的表现会在短周期内出现，进而短期范围内也不会导致出现影响电气系统设备绝缘缺陷性的运用，但是在应用周期延长时，会出现绝缘介质运行电压下不出的局部技术指标的判断，并对绝缘缺陷进行控制和管理，还存在一定的局部放点定位功能的控制，按照试验技术人员自身的局部位置集中查找，迅速处理既定的故障，并对电力系统中的电缆技术进行精确的检测，可对电缆检测的敷设位置，中间头制作、终端头位置的制作等安装设计工艺进行控制，避免存在绝缘性的缺陷。2.3 试验原理本试验中，所借助的主要理论为PCR阻尼性震荡控制原理。在将试验电缆与高压实施固态开关以及内置高压电抗器生成震荡波的过程中，通过控制电缆直流充电系统，使得所控制电缆系统中，固态开关与试品电缆形成电缆正弦电压波，以此激发出电缆系统潜在的缺陷放电信号。试验中的直流电压电源的电缆要加以控制，本文采取连续升压办法，使被测电缆保持线性升压特点，并运用逐步放电处理办法，加压至预设值，在加压完成以后，要按照固态高压开关S，在小于1s的周期内闭合处理，会导致整个电缆系统内容与振荡系统测试系统中的高压电感进行控制，从而使得被测的电缆系统容易产生阻尼振荡交变电压系统，并且波形及频率系统接近于工频电压，阻尼的连续性时间和周期应控制在mS级，对既定的电缆绝缘性无损伤，电缆性震荡波出现局部放电检测技术，基本的原理如图1所示。按照图1所示开展电缆震荡波局放测试试验借助中压电路介质损耗角低的特点，为将回路品质控制在100以内，并不低于30，需连接空心电感，并保证具备低损耗特征。实际测试中，一般可在几秒内完成测试电缆电压趋近或超过额定电压的操作任务。当发现测试电缆电压达到额定电压后，应当快速闭合状态开关S，以此形成符合串联谐振回路正常作用的振荡准备形式。在此试验中，应当依据工频频率选定空心电感范围，并维持在1 000Hz内，如此才可实现短时间内震荡波衰减达成。在以谐振频率衰减过程中，类似于局部放电形式，产生约几十分之一周波。系统采用脉冲反射法进行局部放电定位，原理示意如图2所示。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，其中一个脉冲经过时间t1到达测试端；另一个脉冲向测试对端传播，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，即可计算局部放电发生位置，计算式（1）。t2(l-x)+l)/vt2(l-x)/vxl-(vt)/2 （1）3 试验主要程序方法 3.1 检测对象本研究主要对巴尔220kV输变电工程项目35kV及以下电力电缆进行振荡波局放检测。该部分电缆于2020年正式投入运行。测试过程中选用的是1号SVC回路电力电缆，为YJLV22-26/35kV-3185电缆，全长87m。3.2 检测操作（1）参数设置。本次测试选用Onsite DAC mv60检测设备，最大输出电压60kV peak/42.4kV rms。（2）开始测试。对采取逐步调节办法，控制直流电缆充电过程，预先设定阈值，当电压达到制定电压值后，需立即将高压开关闭合，形成电流回路。同时，对数据进行收集处理，按照采取的各项数据进行控制和管理，以保证振荡回路处于局部放电的状态。（3）测距连线。针对本次电缆线路震荡波局部放电检测的情况看，要依据实际要求确保隐藏性能缺点定位目标实现。通过控制数据系统应用，实时记录系统情况，准确掌握被测电缆运行图1 电缆振荡波局放测试 图2 脉冲反射法原理 314 集成电路应用 第 40 卷 第 1 期（总第 352 期）2023 年 1 月Applications创新应用振荡数据。在本文所设计开展的试验中，脉冲波数值和变化状态可由电缆短路接地情境下测得，以此获取震荡波局放数据信息。（4）校准测量。为了能够控制电缆线路的振荡波局部放检测结果的准确性，以试验环节的电缆测距连线控制，试验环节中应按照电缆测距连线的模式为主，按照局部放电的标准条件为主，在本次试验过程中，选取校准参量分别为100pC、300pC、500pC、3 000pC、5 000 pC，按照YJLV22-35-3300型三芯交联聚乙烯电缆特征进行三相校准。完成既定的三相测试过程中，以具体的安全操作性能为主，逐步进行电缆、电压系统的控制，实现放电完毕，再拆线处理。3.3 检测结果本次测试后确定某35kV配电网被测电缆线路总长度为87m，与实际结果一致。表1的测试结果显示，该电缆在A、B、C三相均未发现成簇状集中的局部放电信号。4 异常情况处置与防范措施主要危险点及处理措施。（1）试验前准备工作不到位。措施：应提前做好现场勘察、了解现场设备状况、收集图纸资料、确定试验时间等相关准备工作，分析现场存在的安全风险以及对试验不利的其他因素等。（2）选用工作负责人、工作班成员不当。措施：选派的工作负责人、工作班成员应必须具备较熟练的本工种技术水平和动手能力，应具有很强的责任心和安全意识，具有一定的组织指挥能力。（3）现场作业标示不明。措施：为防止工作人员误登带电设备，增设专人监护岗位，张贴危险标识，并加装安全临时围栏。安全围栏必须保证足够的安全距离，严格管控工作人员误登带电设备事件。（4）试验设备及被试品未可靠接地。措施：高压试验设备的外壳必须接地。接地必须良好可靠，被试设备的金属外壳应可靠接地。（5）试验时失去监护。措施：工作中配备多人工作小组，由小组负责人完成前期注意事项宣读工作，合理布控试验流程和其他人员工作，保证加压过程中由专人监护，其余操作人员协作。责任人选定过程应当保证严格专业，选择经验丰富人员作为小组工作指导员，避免发生监护不到位问题。（6）安全用具、工器具不足或不合规范。措施：检查着装和所需使用安全用具是否合格齐备。（7）无票作业。措施：认真执行工作票制度和保证安全的组织措施，坚决制止无票作业。（8）试验结束未