电缆局放试验的特点和要求

电缆局放试验的特点和要求

一、电缆局放试验的特点（与其它高压输变电设备产品相比）

（1）试品电容量大。整盘电缆的出厂试验电容量更可观。

例如：变压器，套管，绝缘子等大都是nF级电容，高压电容器有uF级的电容，但属集中参数。

电缆：35kV，630mm25km 1.4µF/5km

110kV，1600mm210km 2.85µF/10km

220kV，2000mm210km 2.25µF/10km

500kV，2500mm210km 2.04µF/10km

试品电容大，导致：1.高压试验容量巨大，普通试验变压必须改为采用串联谐振电抗；2.局放检测灵敏度降低。（图1）

（2）电缆试品占空间大

以110kV电缆为例，电缆螺旋状卷绕在外缘直径5米的大铁盘上。试验时带2个水终端长达约3米。500kV电缆水终端长达6米多。电缆卷绕后如螺旋卷天线，试品展开空间又大，都是易受空间电磁场感应影响的因素。这样对屏蔽室要求高。

（3）电缆的等效电路是电容分布参数电路

分布参数试品在进行脉冲电流的检测中有高频脉冲的传播，反射，叠加等传输特性反映到显示器上，影响检测结果。

应用电缆上局放脉冲的传播特性来进行局放故障定位。（图2）

（4）交联聚乙烯是优质绝缘材料。

用于500kV级的交联乙烯电缆最大工作场强可达3.1kV/mm(35kV电缆)：

5.3kV/mm，（110kV电缆）：10.1kV/mm，（220kV电缆）：13.5kV/mm，（500kV

电缆但它又易受局部放电作用的发生劣化。

这样电缆局放试验标准的允许放电量要求比其它设备或其它品种绝缘低好多，所以要求试验灵敏度高，即背景噪声水平小。

这样将全面要求：屏蔽室，接地，电源，设备性能都精确优良。

目前，国外正在开发800kV/1000kV级XLPE电缆的应用，这就需要更高参数，极低背景噪声水平的局放屏蔽试验系统。

总之：在技术上，高压交联电缆的局放检测，公认是各种试品局放试验中要求最高的。

二、电缆局放试验设备的要求

（1）串联谐振电抗器（图3）

电缆局放试验用可调高压串联谐振电抗器代替普通变压器，试验时供电抗（L）调到与试品电缆电容（C）谐振。从而电抗与电缆的无功功率相互补偿（抵消），电源网络只需承担电抗器，电缆和回路有功损耗部分（R=R LR+R CR+R1）该损耗功率为电抗器输出功率的1/Q倍

对交联电缆，Q=40-80

因而，达到了节能，节约投资，缩小设备体积。当然，该串联谐振设备应在额定工作电压下无局放（例为<2PC）

(2)电源采用独立变压器（图4、5）

这里要求电源用独立的380V供电，该电源变压器结构初次级绕组有屏蔽隔离措施，这样即便初级绕组中已带有干扰杂波，也可通过屏蔽隔离，加以减弱。若该独立变压器采用10kV/380V甚至35kV/380V，则对我们试验系统更有益。因为在电气网络中，干扰信号一般产生于负载（设备，如带可控硅），它直接污染380V网络。而要感应到初级10kV一侧只能通过初次级绕组之间的电容耦合，而该耦合是杂散电容，很小，阻抗1/ωc很大，耦合很低。所以电网电压越高，其中含有的杂波小。

有时，在开始设置试验系统时，把要求“独立供电电源”被理解成从工厂配电所总变次级母线上抽一个路电柜即可，这样达不到要求的，因为有母线排连通所有的次级负载。

有时，有现成的三相10kV/380V变压器可用。把其中二相空起来，只用其中一相。这种方案有一个缺陷，就是中性线上会有干扰杂波。所以理想方案是采用独用的10kV/380V单相结构屏蔽隔离变压器。

我们为国外主要的二家公司（Haefely/Hipotronics，High Volt）局放系统配套过许多屏蔽室工程，其中就有处理电源方案问题。Haefely技术文件中明确要求独立变压器供电。High Volt则不提要求，即可有可无。在技术交流中称，High Volt 采用了高质量的电源滤波器，故可免去这一特别要求。实际上，他们的滤波器，性能是比较好，但在局放低频带的衰减水平设计值仅~50dB。而且凡进口High Volt的110kV~500kV电缆试验设备的用户，对电源网络都比较重视，规划了单独线路。有的公司，为了确保试验系统正常运行，在电源设置中照样配备了独立高压供电，所以High Volt设备不用独立变压器能否适应中国电网尚有待考

证。

（3）屏蔽室工程

上面提到，电缆试品螺旋卷状体积大，易接收空间电磁波，电容大灵敏度低以及要求检测的允许放电量很小造成要求屏蔽室高质量高水平。从工作原理上看，屏蔽室的效能，又直接同电源接地，绝缘隔离等（与周围有杂散电流的工业区地下表面层（3~5m））直接有关。所以一般认为一个理想的优质局放试验系统应该由5个要素共同保证：独立变压器供电，单点深接地，屏蔽室（六面体），地下绝缘隔离和高压串联谐振局放/定位试验设备系统。而前面四个要素就是屏蔽室工程的主要内容。

1.屏蔽室：根据屏蔽室的功用有不同品种，通迅用的铜网结构电屏蔽室，

医用的电磁屏蔽室，工业用的电磁屏蔽室还有日益广泛供用的电磁屏蔽/

消声两用的屏蔽室。局放屏蔽室属工业用一类，因为针对局部放电的信

号频带，要对15千赫——500千赫（或1兆赫）频带屏蔽，它包含了电

场，磁场，必须要铁磁物质制作。当外界电磁波传递到屏蔽室时，会感

生表面电流，该表面电流产生的反向电磁场阻止了外界场的侵入。这样

理想化的局放屏蔽室会是一个严密的封闭铁板六面体.但为实用必然有

门、窗、缝道、通风孔等。如果缝道有油污，锈，灰尘就要减弱表面电

流，即减弱反向场，降低屏蔽效果。所以国外根据八十多年设计制造历

史经验，并得到IEC、IEEE、MIL认同的工业用规模结构屏蔽室有三种：（a）8mm钢板折边成法兰状，用螺栓紧固现场装配而成。（b）21mm

密度板两面覆上0.5mm镀锌钢板形成厚实夹心板，相邻两板用特制嵌条，螺栓紧固装配而成。（c）2mm左右厚镀锌钢板现场焊接制作（无嵌条和