XLPE交联电缆局放测试系统

1、 上海蓝波 第九期局放培训班XLPE交联电缆局放测试系统上海蓝波高电压技术设备有限公司 何波一、概述随着电缆工业的高速发展,高压XLPE交联电缆已广泛投入城乡电力供电网络使用,国内具有生产中高压交联电力电缆能力的厂家目前已超过500家,还有更多的厂家正在积极筹划上马。中高压交联电缆在供电网路中占有很大的主导成份,各主要供电场合的用电均通过中高交联电缆来实现,因此,交联电缆质量的好坏,起着关系国计民生的作用。为了保证交联电缆的产品质量，国家制定了严格的质量检验标准，其中，中高压交联电缆的局部放电测试是最重要的一环。局部放电，是指电缆中局部的, 微小的缺陷引起的放电。局部的，是指例如高压端（导体线

2、芯和内半导体屏蔽），低压端（铜带和外半导体屏蔽）及绝缘中的局部缺陷，包括各种尖端、毛刺、杂质、气泡、水汽等等。微小的，是指上述缺陷的体积很小(一般为微米级),由此引起的放电量很小(一般为微微库仑)。这种微小的放电，在电缆投入运行的初期，可能不会造成电力中断事故，但这种放电一天24小时，一年365天，一直不断的存在，随着时间的推移，这种缺陷周围的绝缘在这种微小放电的光、电辐射作用下，逐渐发热、老化、失去了绝缘性能，最终导致电缆的击穿，造成断电事故。因此局部放电试验，作为检验电缆的微小缺陷的手段，已被各级标准作为XLPE交联电缆的出厂检验必检项目。二、局部放电系统的构成上面我们讲到，局部放电是一种

3、很微小的放电，它以放电电荷量的形式体现出来，单位为微微库仑（pC）。根据现行国标规定，对于35kV的交联电缆，在45kV的工频试验电压下，电缆的局部放电量不能超过10 pC (最新即将执行的国家标准,已修改为无可视的放电即无局放)。在出厂的局部放电试验系统中，10pC的放电量，等同于100mV的脉冲放电，要在45000V的试验电压下测到0.1V的脉冲放电,其难度可想而知,这既要求提高检测仪器的检测灵敏度,检测到这种微小的放电，又要提高系统的抗干扰能力，排除外界原因，找到电缆缺陷。为此，我们从以下三个干扰可能产生的方面进行了大量细致的工作。1. 接地方面: 对于局放系统的接地,我们要求是单独接地

4、,不能和工厂配电网中的零线以及车间的接地网,防雷网连接在一起。在电缆厂的车间里,有许多大功率的用电设备,如交联机、挤塑机、拉丝机、框绞机等等,它们大多采用大功率的调频,变频交、直流马达,调节导通角的可控硅等高噪音、高干扰的电器设备,这些设备的零线、地线、外壳接地等经常含混不清，造成车间的地网上有太多的干扰。如果我们局放系统的接地与之连接在一起，干扰将很容易地通过地线进入局放测量系统。因此，我们的局放测量系统要求必须有自己的、单独的接地回路，这一接地系统一般采用3550平方紫铜棒或两寸半的镀锌钢管，13根构成，根据不同的土质及地下水位的情况，深入地下1520米，要求接地电阻小于1，或小于工厂配电

5、间的接地电阻。众所周之，大地是不良导体，它也可传输各种干扰，但其传输能力随天气的变化而改变，在天气比较潮湿的日子里，大地的导电性能好一些，其传输能力强一些，反应在局放测量上显示干扰大一些。而在天气干燥的时候，由大地传入的干扰就要小得多。为了解决这个问题，我们所有的局放测试设备均座落在一个绝缘地坪上，除了专用的单独的接地棒之外，系统设备没有其它任何与车间大地相连接的通路。系统内部各设备的接地也必须遵循单点星行接地的原则，不能有循环的接地线。在进行半成品试验时，由于大多数场合均采用铁制电缆盘，而半成品又没有外护套，因此进行半成品试验时，为防止循环接地，需将电缆盘垫起来，以减少接地回路引起的干扰。2

6、. 空间方面: 随着现代化的进程,我们的广播、电视通讯系统日益发达,各种无线电信号交错复杂，再加上车间内行车、铲车运行的火花,电焊机工作的火花,因此，在电缆厂的车间内，来自空间的干扰也是非常严重的。另外，被测试的电缆本身就是一个电感线圈形状的天线，十分容易接收干扰，因此，局放测试工作若没有屏蔽室来排除这些来自空间的干扰，是很难进行局放试验的。 局放测试的屏蔽室，一般采用23mm的钢板无缝焊接而成，要求在屏蔽室做好之后，未开孔电缆管的情况下，对15kC1MkC的干扰信号有60 - 120dB以上的衰减。 实际使用中，由于穿线电缆管的存在，最终的衰减性能可能会有所降低，会出现手机在屏蔽室内可以接收

7、信号的情况，这是由于手机的工作频率在800MHz左右，只要屏蔽室有很小的缝隙（如电线管、门缝隙等）就可以有信号通过，但由于800MHz已大大超出了局放测量频率(局放测量频率为20 kC-300 kC，因此，对局放测量背景干扰的影响不大。我们可以用收音机的中波频率,对屏蔽室的衰减效果进行简单的测试，一般在关门情况下，进入屏蔽室一米后，就应该收不到收音机的中波信号了。上面讲到的两点，均属于局放测试系统的前期基础工程，只要在施工时注意满足各项衰减、屏蔽、接地、隔离方面的指标，基本可排除上述两方面的干扰。3. 电源方面：任何局放测试系统，均需使用工厂的动力电源，而电缆厂大功率的设备很多，电源干扰情况更

8、加严重，因此局放测试系统,在电源方面所做的工作也最多。首先，整个局放系统的供电要求有一个独立的供电系统，即直接从工厂的10kV（或35kV）进线，在工厂配电站设置一个单独的10 kV/380V或（35kV/380V）的降低变压器，与工厂其它的用电设备完全区分开来。从配电站到局放试区，用一根长度在150米以上的专用电缆连接起来。这根电缆采用铜带分相屏蔽，再加1芯电焊机线作为接地线,最后钢带铠装。进入试区之后，电源首先进入双屏蔽隔离变压器，在这个隔离变压器的原边线圈和付边线圈之间，分别设有两层静电屏蔽层，以隔离来自电源的高频干扰。隔离变压器之后的第二道防干扰的措施是低压滤波器，它采用双型回路对电源

9、干扰进行滤波，尤其是可滤去调压器产生的火花干扰和高次谐波。系统最后的滤波措施是高压滤波器，由三级电感和三级电容组成，主要滤除高压电抗器产生的局放干扰。同时，最后一级电容又兼作局放信号耦合电容器使用，试验需要的局放、定位、电压、峰标、击穿信号均从耦合电容器上耦合而得。通过以上单独接地、空间屏蔽、电源滤波等三个方面的努力，最终才能实现系统的背景噪音小于2pC的目标，满足交联电缆的局放测试要求。三、局放试验中常见故障及排除法局放测量是一种微量放电测量，局放仪是一种高灵度的仪器，灵敏度高，也就意味着容易受干扰，因此，局放试验中常遇到的常见问题就是干扰问题，虽然一个局放系统经过上述各方面的考虑，可以排除

10、大多数干扰，但任何措施总有其局限性，因此在实际检验中，经常由于经验的缺乏，操作的不熟练，接线的混乱,造成局放测试干扰大的问题。 问题1.系统背景大系统背景首先要区分两个概念：其一，系统设备局放水平，它是衡量一个局放设备制造水平高低的重要指标。它是指在不加试品的情况下，系统在额定电压下的局部放电水平，一般要求在2pC以下 。这一指标，体现了局放系统设备生产厂家的制造水平，及设备使用寿命的长短。其二，系统背景噪音，它是指局放系统在额定负荷下，在未接通试验主回路电源时的背景干扰，它是考核整个系统，包括接地、屏蔽、隔离、滤波等功能的综合指标。这个指标对电缆的局放试验十分重要，若系统的背景超过一定值，将

11、会影响电缆局放测量的精确度。一般这个指标应控制在2pC以内, 影响系统背静的几个方面包括：1.系统设备局放水平 这是局放设备制造厂家应该保证的指标，设备使用厂家有权要求设备制造厂家达到上述指标。系统背景噪音是一个综合效应，与系统的基础工程密切相关，局放制造厂家应从基础工作开始，认真抓好每个环节，一旦基础工程完工，一个系统的背景噪音就基本确定了，所有后期工作，只能作为一种补救措施，往往无法解决根本问题。2.系统设备的接地方式 系统应采用单点星形接地的方式，不能出现循环接地的现象。比如，很多厂在进行半成品试验时，往往会出现背景大的问题，这主要是由于半成品的铜带屏蔽，通过接地线和电缆铁盘构成了循环接

12、地，造成背景很大，因此，进行半成品试验时，应用绝缘垫将电缆盘垫起来，可避免上述情况。 有条件的地方，还应将系统测量接地与屏蔽接地分别接在不同的接地极上，也可排除一些干扰。3.双屏蔽隔离变压器屏蔽层接法 一般情况下，双屏蔽隔离变压器原边的屏蔽层应通过专用电缆的接地电焊机线与配电站的地相连，但实际工作中，我们发现，由于大多数的配电间的接地端同时又是电源的中线，而中线引进了大量的干扰，因此，双屏蔽隔离变压器的原边屏蔽层应与配电间的地线断开，与局放系统的地接在一起，这样反而可以降低来自电源的干扰。4.控制台与局放仪之间的接地连接 控制台与局放仪之间的接地线，应分别与接地极连接，以避免循环接地。同时应给

13、局放仪配备一个专用的隔离变压器外加滤波器，以滤除来自控制台的开关、继电器启动的干扰。问题2：系统谐振点找不到由于高压电源回路采用的是串联谐振原理，它对每根电缆均需调节电抗器的电感量，以使回路达到谐振，此时才能在电缆上得到所需的高压，若无法达到谐振点，可能是下列原因造成的： 1.电缆已经短路这就相当于高压与地直接短路，当然找不到谐振点。此时应利用击穿定位仪，找到击穿点并切除故障点后，再进行高压试验。 2.被试电缆的容量超过了系统的负荷能力系统在正常情况下，可对1.5f以下的电缆进行试验。对大载面的架空线，其容量可能超过这个值，因此可能找不到谐振点。此时，只能选用容量更大的设备。对架空绝缘导线的浸

14、水试验，可选用专用于架空线试验的串联谐振试验系统。 3.试验设备本身出现故障如调压器无法升压，电抗器间隙无法调节等等，此时只能与生产厂家联系维修，以免耽误您的出厂试验。 4.其他有的电缆生产厂家出于经济方面的考虑，利用局放系统的串联谐振设备进行千伏级力缆试验。由于千伏级力缆多采用PVC作为绝缘，这种绝缘材料的泄漏很大，即Q值很低，系统高压也无法升得很高，而且，由于PVC的放电情况很严重，对局放系统的损伤很大，所以，对于千伏级的PVC力缆试验，一般不采用串联谐振系统，而可考虑采用通常的高压变压器进行试验即可。问题3：电缆的局部放电很大这首先要区分试验所测得的局部放电是来自外界干扰还是来自电缆本身

15、。1. 可先不将电缆接入系统，在与接上电缆相同的仪器状态下，将系统高压升至试验电压，若仍有放电出现，说明系统本身有问题，可与制造厂家联系进行设备维修。 2.若设备本身没有问题，再区分电缆本身放电还是外界放电，若每根电缆都出现相同的放电情况，可考虑是油放电，更换新油，若还放电可检查油杯与系统、油杯与电缆的连接是否良好。现在广泛运用的油杯快速接头，经常会出现接触不良的问题。 3.在进行35kV电缆试验时，油杯处理要更加仔细，油杯表面要保持清洁， 油也要经常加热，烘去水分后，才能得到满意的试验结果。 4.若是电缆的内部放电 ，可接下面讲到的定位方法，进行故障定位。 以上是局放试验中经常遇到的问题，其

16、他还有很多问题，这里不在详述，下面介绍以下高压试验中的一些注意事项： 1.安全 在任何情况下，安全都是第一位的，人的生命是最宝贵的，任何意外都是无法挽回的。根据高压试验规程：高压试验必须有2人以上在场，就是为了减少误操作，增强安全性。我们在系统中设置了“门联锁”、“零启动”等安全保障功能，操作人员应严格按照操作规程进 行试验，以最大限度地保障人身安全和设备安全。 2.清洁问题 高压设备和高压试验最怕灰尘，绝缘表面吸附的灰尘将引起绝缘强度降低，长此以往，将导致绝缘表面击穿，设备损坏。因此，操作人员应定期（一般每周一次）对设备的关键部件进行清洁。 3.干燥 在南方，由于存在梅雨季节，空气湿度很大，

17、设备的表面经常会出现凝露现象，若不及时除去，不但会造成设备放电，严重时还会发生闪烙。因此，有条件的情况下，可在屏蔽室、控制室内安装去湿设备，以保证试验正常进行。 上面只是一些简单的应知应会的知识，是我们近年来遇到的一些问题的罗列，受时间和篇幅所限，只能介绍到此，不足及错误之处欢迎各位电缆行业的先辈和同仁指出，并欢迎共同探讨。我们的通讯地址如下： 上海蓝波高电压技术设备有限公司 电话：02164304789，02164305110 传真：02164301249 上海闵行经济技术开发区 绿春路425号邮编：200245局放定位的一些基本问题 1.本系统采用高通五阶采样线路进行局放信号采入，利用行波原理进行故障定位，因此不是所有的局放超标的电缆均能利用这套系统进行定位。只能对那些脉冲式放电进行故障定位， 对连续式放电或多点放电定位比较困难。 2.电缆中的局部放电均出现在第一和第三象限，每次放电时间约持续十几个纳秒。由于采样线路的积分和整形，最后在示波器上得到的每个脉冲的持续时间约100ns左右。放电脉冲在电缆中是以电磁波的速度传输的，每个微秒约运行160170米。我们利用电缆故障点的一次放电就可以