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电缆振荡波检测技术
状态检测技术部
2018年 05月
引言
随着供电水平要求的提高，在电力电缆用量迅速增长的同时，由于电缆故障导致供电公事故问题也日益增 多，电缆需求量与相对较高的故障率之间的矛盾日益突出。电缆故障导致大规模停电严重危急到工业生产及用 户日常生活，现在已从以前粗放式的巡检和故障抢修模式，逐渐升级为对电力设备的状态监测模式，即通过在 线或离线监测的方式，发现电力设备的缺陷，提前对潜在缺陷进行检修和维护，达到未雨绸缪的效果。
什么是局部放电（Partial Discharge)? 局部放电是指高压设备中的绝缘介质在高电场强度作用下，发生在电极之间的未贯穿的放电。这种放电只 存在于绝缘的局部位置，而不会立即形成贯穿性通道，称为局部放电。它是广泛存在的现象。
安 全 隐 患 ！
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目录 一、电缆状态检测的意义 二、振荡波检测技术概述 三、振荡波检测技术基本原理 四、振荡波检测及诊断方法 五、振荡波检测案例分析
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二、振荡波检测技术概述—应用状况
上世纪80年代，振荡波检测技术首次应用于电缆的局部放电测试，目前已在德国、日本、新加坡、中国等 60多个国家的大中型城市的高低压电缆线路中广泛应用。
2008年，北京市电力公司为加强奥运保电工作，借鉴新加坡国家能源公司的经验，引进10kV电缆振荡波检 测仪器投入奥运保电工作，对北京地区主要的配电网电缆开展了振荡波测试，保证了奥运期间的供电安全。 2009年，广东电网公司为提高亚运会供电可靠性，借鉴北京市电力公司奥运保电的成功经验，引进了10kV振荡 波电缆局部放电检测与定位系统。2011年深圳供电局利用250kV振荡波测试设备对3回220kV及14回110Kv XLPE电 缆线路进行了高压振荡波检测试验。
由于振荡波检测仪器集成度高、测试接线及操作简单、功耗较小、整体轻便，并且一次加压可同时完 成电缆局部放电的测试和介质损耗因数的测量，相对于工频交流电压测试具有明显优势，因此，近年来振荡波 检测技术得到了迅速的发展。
1988年，荷兰第一次应用振荡波法对电缆进行了实验测试。 1990年，首次应用振荡波法在长电缆上进行了测试。 2004年，美国、日本和新加坡等国陆续开始使用该技术进行电缆局部放电测试。随着高速电力电子开 关等关键技术的发展，输出电压为250kV的振荡波检测仪器研制成功，满足了220kV电缆的测试需求。 2007年，振荡波测试与工频交流电压测试的等效性在试验及理论分析中得到了验证，为振荡波检测技 术的进一步发展奠定了重要的理论基础。 2008年，输出电压为350kV的振荡波检测仪器研制成功，可以满足500kV高压电缆的测试需求。同年， 北京市电力公司等国内电力企业开始引进该技术用于10kV电缆的局部放电测试。
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二、振荡波检测技术概述—技术特点
振荡波检测方法是基于LC阻尼振荡原理对被测电缆施加近似的工频正弦电压，即在近似电缆运行状态下完 成电缆的局部放电测试，其结果与工频电压下的局部放电测试高度等效，符合相关IEC及国家标准。
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一、电缆状态检测的意义—电缆局放产生的位置
局放产生位置
83
51
33
16
16
1
PILC
XLPE
主绝缘 终端头 中间头
Baidu Nhomakorabea
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一、电缆状态检测的意义—电缆检测方法
电缆检测方法
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一、电缆状态检测的意义—电力电缆中的损伤及故障源 电力电缆中的损伤及故障源
-4-
一、电缆状态检测的意义—XLPE电缆局放产生的原因
局放产生的原因－XLPE电缆
倒置水树
杂质 （导体；非导体）
分层/层状缺陷
半导电层突起
空洞 （微孔洞）
-5-
一、电缆状态检测的意义—绝缘老化的表现形式
XLPE电缆老化起因于气隙、杂质、凸起毛刺等缺陷， 这些缺陷再加上电场、热、机械力、环境（水的供给）等老化因素， 就会出现局部放电、水树枝等现象，最终导致电树枝的发生,严重时会导致绝缘击穿。
振荡波检测方法可以有效检测10kV及以上交联聚乙烯（XLPE）绝缘电缆和油纸绝缘（PILC）电缆的本体、 终端和中间接头部位发生的各类局部放电缺陷，能有效发现由于生产质量、安装工艺和运行环境造成的主绝缘 层、半导电层和屏蔽层等多种缺陷，因此可以有效减少由于电缆突发性击穿故障造成的意外停电事故。
振荡波检测法的主要优点包括： （1）相比于工频交流电压下的局部放电测试，振荡波检测仪器为加压和测试一体化装置，具有系统容量小、 接线及测试操作简单、仪器重量轻、移动搬运方便等优势。 （2）振荡波测试时，一次加压过程持续时间仅为几百毫秒，不会对电缆造成损害，因此振荡波检测方法属 于无损检测。 （3）由于采用振荡波法测试时没有使用额外的高压电源，所以从根本上避免了系统内部高压电源产生的局 部放电干扰。 （4）振荡波局部放电的测试结果为确切的局部放电量，因此可准确评估电缆局部放电缺陷的严重程度。
振荡波DAC DC耐压
超低频VLF
AC耐压
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二、振荡波检测技术概述—发展历程
振荡波通常是指频率在20Hz～800Hz范围内的衰减振荡电压（Oscillating waveform 或Damping AC Voltage）。使用振荡波电压替代工频交流电压对设备进行检测的技术统称为振荡波检测技术，该技术主要应用 于电力电缆的耐压、介质损耗及局部放电等测试。
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一、电缆状态检测的意义—水树与电树
XLPE绝缘电力电缆本体在制造过程中不可避免地存在微观制造质量缺陷，如微孔、杂质及电力电缆在运输、敷 设、安装和运行过程中诸如主绝缘和外护套机械应力损伤、终端和中间接头安装质量、现场施工环境条件和员工技 术素质控制等不利因素，随着水分缓慢浸入(吸附、扩散和迁移)，XLPE电缆介质在电场、水分和杂质等绝缘缺陷 的协同作用下，逐步产生树枝状早期劣化。当树枝状劣化贯穿介质或转变成电树枝，将导致电力电缆线路的电缆本 体或附件发生试验击穿或运行击穿故障。水树并不产生局放！！只有当一个电树在水树顶端发展时才会有局放产生。 电树会导致绝缘在运行条件下很快（几周或几月内）击穿。
状态检测技术部
2018年 05月
引言
随着供电水平要求的提高，在电力电缆用量迅速增长的同时，由于电缆故障导致供电公事故问题也日益增 多，电缆需求量与相对较高的故障率之间的矛盾日益突出。电缆故障导致大规模停电严重危急到工业生产及用 户日常生活，现在已从以前粗放式的巡检和故障抢修模式，逐渐升级为对电力设备的状态监测模式，即通过在 线或离线监测的方式，发现电力设备的缺陷，提前对潜在缺陷进行检修和维护，达到未雨绸缪的效果。
什么是局部放电（Partial Discharge)? 局部放电是指高压设备中的绝缘介质在高电场强度作用下，发生在电极之间的未贯穿的放电。这种放电只 存在于绝缘的局部位置，而不会立即形成贯穿性通道，称为局部放电。它是广泛存在的现象。
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目录 一、电缆状态检测的意义 二、振荡波检测技术概述 三、振荡波检测技术基本原理 四、振荡波检测及诊断方法 五、振荡波检测案例分析
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二、振荡波检测技术概述—应用状况
上世纪80年代，振荡波检测技术首次应用于电缆的局部放电测试，目前已在德国、日本、新加坡、中国等 60多个国家的大中型城市的高低压电缆线路中广泛应用。
2008年，北京市电力公司为加强奥运保电工作，借鉴新加坡国家能源公司的经验，引进10kV电缆振荡波检 测仪器投入奥运保电工作，对北京地区主要的配电网电缆开展了振荡波测试，保证了奥运期间的供电安全。 2009年，广东电网公司为提高亚运会供电可靠性，借鉴北京市电力公司奥运保电的成功经验，引进了10kV振荡 波电缆局部放电检测与定位系统。2011年深圳供电局利用250kV振荡波测试设备对3回220kV及14回110Kv XLPE电 缆线路进行了高压振荡波检测试验。
由于振荡波检测仪器集成度高、测试接线及操作简单、功耗较小、整体轻便，并且一次加压可同时完 成电缆局部放电的测试和介质损耗因数的测量，相对于工频交流电压测试具有明显优势，因此，近年来振荡波 检测技术得到了迅速的发展。
1988年，荷兰第一次应用振荡波法对电缆进行了实验测试。 1990年，首次应用振荡波法在长电缆上进行了测试。 2004年，美国、日本和新加坡等国陆续开始使用该技术进行电缆局部放电测试。随着高速电力电子开 关等关键技术的发展，输出电压为250kV的振荡波检测仪器研制成功，满足了220kV电缆的测试需求。 2007年，振荡波测试与工频交流电压测试的等效性在试验及理论分析中得到了验证，为振荡波检测技 术的进一步发展奠定了重要的理论基础。 2008年，输出电压为350kV的振荡波检测仪器研制成功，可以满足500kV高压电缆的测试需求。同年， 北京市电力公司等国内电力企业开始引进该技术用于10kV电缆的局部放电测试。
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二、振荡波检测技术概述—技术特点
振荡波检测方法是基于LC阻尼振荡原理对被测电缆施加近似的工频正弦电压，即在近似电缆运行状态下完 成电缆的局部放电测试，其结果与工频电压下的局部放电测试高度等效，符合相关IEC及国家标准。
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一、电缆状态检测的意义—电缆局放产生的位置
局放产生位置
83
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PILC
XLPE
主绝缘 终端头 中间头
Baidu Nhomakorabea
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电缆检测方法
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一、电缆状态检测的意义—电力电缆中的损伤及故障源 电力电缆中的损伤及故障源
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一、电缆状态检测的意义—XLPE电缆局放产生的原因
局放产生的原因－XLPE电缆
倒置水树
杂质 （导体；非导体）
分层/层状缺陷
半导电层突起
空洞 （微孔洞）
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一、电缆状态检测的意义—绝缘老化的表现形式
XLPE电缆老化起因于气隙、杂质、凸起毛刺等缺陷， 这些缺陷再加上电场、热、机械力、环境（水的供给）等老化因素， 就会出现局部放电、水树枝等现象，最终导致电树枝的发生,严重时会导致绝缘击穿。
振荡波检测方法可以有效检测10kV及以上交联聚乙烯（XLPE）绝缘电缆和油纸绝缘（PILC）电缆的本体、 终端和中间接头部位发生的各类局部放电缺陷，能有效发现由于生产质量、安装工艺和运行环境造成的主绝缘 层、半导电层和屏蔽层等多种缺陷，因此可以有效减少由于电缆突发性击穿故障造成的意外停电事故。
振荡波检测法的主要优点包括： （1）相比于工频交流电压下的局部放电测试，振荡波检测仪器为加压和测试一体化装置，具有系统容量小、 接线及测试操作简单、仪器重量轻、移动搬运方便等优势。 （2）振荡波测试时，一次加压过程持续时间仅为几百毫秒，不会对电缆造成损害，因此振荡波检测方法属 于无损检测。 （3）由于采用振荡波法测试时没有使用额外的高压电源，所以从根本上避免了系统内部高压电源产生的局 部放电干扰。 （4）振荡波局部放电的测试结果为确切的局部放电量，因此可准确评估电缆局部放电缺陷的严重程度。
振荡波DAC DC耐压
超低频VLF
AC耐压
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【推荐】电缆振荡波检测技术培训教 材39
二、振荡波检测技术概述—发展历程
振荡波通常是指频率在20Hz～800Hz范围内的衰减振荡电压（Oscillating waveform 或Damping AC Voltage）。使用振荡波电压替代工频交流电压对设备进行检测的技术统称为振荡波检测技术，该技术主要应用 于电力电缆的耐压、介质损耗及局部放电等测试。
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一、电缆状态检测的意义—水树与电树
XLPE绝缘电力电缆本体在制造过程中不可避免地存在微观制造质量缺陷，如微孔、杂质及电力电缆在运输、敷 设、安装和运行过程中诸如主绝缘和外护套机械应力损伤、终端和中间接头安装质量、现场施工环境条件和员工技 术素质控制等不利因素，随着水分缓慢浸入(吸附、扩散和迁移)，XLPE电缆介质在电场、水分和杂质等绝缘缺陷 的协同作用下，逐步产生树枝状早期劣化。当树枝状劣化贯穿介质或转变成电树枝，将导致电力电缆线路的电缆本 体或附件发生试验击穿或运行击穿故障。水树并不产生局放！！只有当一个电树在水树顶端发展时才会有局放产生。 电树会导致绝缘在运行条件下很快（几周或几月内）击穿。