16-电缆端头局放测试技术应用典型案例

设备类型：电缆终端案例01

案例名称：超声检测电缆终端放电

单位名称：上海市电力公司市东电缆公司

1、装置厂家：北京国电迪扬电气设备有限公司

名称和型号：电缆终端局放超声测试仪 APDA/APD6

技术原理：

局部放电是指发生在电极之间但并未贯穿电极的微弱放电。局部放电会产生超声波信号。这个声波从内部放电点通过绝缘层向外表面传播。由于从外表面到空气的耦合很弱，即声波能量的衰减严重，用一根玻璃纤维探测杆传导声波信号，探测杆头部接触电缆终端绝缘外部，末端接触声发射传感器。探测杆有足够的绝缘强度，既可将声信号真实地传导过来，又可保证操作人员与带电设备有足够的安全距离，便于在现场的带电检测中推广。

技术指标参数：

测量灵敏度：5-50PC

仪器有两种操作模式：连续式和相位式

连续式模式下给出：

◆一个电源周期的信号有效值

◆一个电源周期的信号峰值

◆ 50Hz的频率相关性

◆ 100Hz的频率相关性

相位式模式给出：

◆局放发生的相位

采用超声传感器，通过玻璃纤维将放电的声音信号传到传感器

尺寸：250*150*310mm，

重量：20kg（含运输箱和附件）

装置图片：

2、案例经过

利用超声检测仪和红外热成像仪器，对市东电缆公司所属110kV和220kV 敞开式设备的变电站室内35kV电缆终端进行了普测；另外还检测了部分10kV 线路电缆终端。所检测的电缆基本上都是XLPE电缆，电缆终端主要为冷缩型、预制型，个别为热缩型。合计161组（每组含3相）。

普测共查出4组、含9相电缆终端存在局放缺陷，将这些缺陷相电缆终端截取数米，在实验室进行了试验：

（1）模拟现场工况，施加运行电压，用局放超声检测仪、红外热成像仪检测缺陷。

（2）局放试验。采用常规局放试验方法，施加电压为交流1.5倍运行电压，即30kV，频率为50Hz。

试验后进行了解剖以寻求故障成因。

3、检测技术和分析评价方法

Ø东水3852预制型终端B相

在实验室和现场用局放检测仪均发现局放缺陷。红外热成像未发现异常。

预制电缆终端的剥切尺寸要求

标尺要求外半导体层应留20mm，而这个终端的半导体层明显超过了要求，而且，主绝缘的截留长度超出标尺要求20mm。导致预制件不能和半导体台阶紧密地配合。

由于半导体层过长，预制件不能压紧台阶，预制件和台阶之间存在空隙。

Ø思凌3701A相

变电站现场超声测量结果符合局放的特征。

在电缆终端的红外图像看到，局放信号最强的部位，温度也较高。左图来自现场，最热点是25.8℃，其它部位温度是22.6℃。右图来自实验室，最热点是23℃，背景是17.4℃。

剥去冷缩绝缘套管，发现半导体层切割得不齐，有3个突出的尖角；在半导体层上还发现有刀痕，会导致电场强度集中；剥切半导体层时，在主绝缘上留下了较深的刀印，且未进行合适的处理。

Ø思凌3711B相

现场超声测量结果符合局放的特征；红外热成像未发现过热点。

解剖：剥切半导体层时，在主绝缘上留下了较深的刀印，且未按规范进行玻璃片刮削，刀印里存在气隙；主绝缘表面没有用砂纸打磨处理过，主绝缘上会残留半导体微粒。

Ø思耀3704

杨思站思耀3704A相电缆，采用超声检测仪未发现局放特征。施加1.5倍运行电压，进行常规局放试验，结果为局放量<10pC。红外热成像发现接地线处有过热现象。

解剖：电缆终端制作工艺上未发现明显问题，但固定接地线的恒力弹簧，由于长期运行，弹性降低，接触面电阻变大，弹簧发热、发黑，导致电缆终端的这个部位温度过高。

4、经验体会

对缺陷电缆终端，在实验室进行了超声波带电检测、红外成像检测，并解剖了缺陷电缆终端，结果证明：

（1）超声波检测方法，对电缆终端的不良工艺引起的局放缺陷有较高的灵敏度。

（2）红外热成像不能准确检测局放缺陷，适用于检测各种原因引起的过热缺陷。在电缆终端缺陷检测中，红外热成像和超声检测可以互为补充。

缺陷描述1

在电缆主绝缘层外部放置一截指型塑料带（长5厘米，宽2.1厘米，厚0.8毫米），110kV中间头叠加了2片这样的填充物，35kV放置了一片。模拟气隙缺陷，并分别对其进行加压测试。

图6、指型塑料填充物模拟气隙缺陷

缺陷描述2

拇指盖大小的金属网丝放置于电缆中间接头处，距两根电缆的接头处10厘米，距外侧17.5厘米；如图7所示。

图7、在主绝缘层放置金属网

测试结果

对预设缺陷1的110kV电缆头施加电压，分别对加压至40kV、60kV、68kV、75kV、80kV和90kV的信号进行测试。加压过程中，在40kV左右，局放量达到400pC，之后局放量开始下降，5分钟后保持在60 pC左右。随着电压的上升局放量有所增加，在60kV至80kV间局放量都稳定在200pC左右。超声测试在局放产生之初即有响应，随着电压的升高，信号峰值略有增加，频率成分2（100Hz 相关性）比频率成分1（50Hz）大。其相位相关性和持续模式图谱如下，如8和图9所示。

图8为指型塑料填充物模拟气隙缺陷相位模式测试图谱

图9为指型塑料填充物模拟气隙缺陷持续模式测试图谱

对预设缺陷2的110kV电缆中间头，当电压升至20kV时局放为60pC，超声信号水平较背景已有明显增长。峰值达0.5mV；加压至30和40kV时，局放量在60pC-90pC，超声信号峰值在0.5mV-1mV。电压升至56kV,局放量达700pC-1000pC,而此时超声信号峰值达5mV-10mV, 瞬时可达15mV，如图10所示。

图10为主绝缘层放置金属网连续模式图谱

35kV测试程序与110kV电缆头类似，分别加压至30kV、40kV、44kV、48kV、