超声局放测量在电缆分支箱局放检测中应用

孙宏伟，王加乐，叶

宽，张艳妍，李

伟

（北京市电力公司试验研究院，北京100075）

摘要：局部放电（简称局放）试验是验证交联聚乙烯绝缘电力电缆（简称交联电缆）及电缆附件质量的重要环节。脉冲电流法一直是目前实验室内进行局放检测的主要方法，该方法在技术上已经较为成熟，且由于实验室内屏蔽效果好，

背景干扰低，因此对电缆或电缆附件进行出厂试验之一局放检测效果较好，但是对于运行的电缆或电缆附件进行局放检测，或对已经发现存在局放的电缆回路中进行局放定位，往往需要复杂的波形分析或数学计算。通过利用超声局放测量仪器，

对运行前和运行中10kV 交联电缆和电缆分支箱等电缆附件分别进行了局放测量，方法简单易行，取得了较好的效果。关键词：局放；干扰；超声；分支箱；交联聚乙烯绝缘电力电缆中图分类号：TM206

文献标识码：A

文章编号：1672-

6901（2010）06-0038-04Application of Ultrasonic PD Measurement in the PD Testing of Cable Splice Box

SUN Hong-wei ，et al

（Beijing Electric Power Co.，Testing and Research Institute ，Beijing 100075，China ）

Abstract ：Partial discharge （referred to as PD ）testing is an important process to verify the quality of the cross-linked polyethylene insulated power cable （referred to as XLPE power cable ）and its accessories.While the pulse current method has been the main means for PD testing in the laboratory.As a technically matured method ，it can effectively carry out the ex-works PD testing of the cable and its accessories due to good shielding effectiveness and low back-ground interference in the laboratory.However ，complicated waveform analysis or mathematical computation is neces-sary to carry out PD testing on the cable and its accessories in service or PD location on the cable circuit having PD.PD measurement was made on a 10kV XLPE cable and its accessory such as splice box before service and in service respectively by using an ultrasonic PD instrument.This method proved to be effective and easy to operate.Key words ：partial discharge ；interference ；ultrasonic ；splice box ；XLPE power cable

收稿日期：2010-06-10作者简介：孙宏伟（1979－），男，工程师.

作者地址：北京市丰台区南三环中路30号［

100075］.0引言

局部放电检测中，脉冲电流法一直是国际公认的对大部分绝缘设备局放检测的方法，其利用试验电容器耦合被测试品（等效为电容）中的局放信号，测量出电容试品内部的视在放电量。

但传统的脉冲电流法测量局放时，存在着一定局限性。除对试验电源和环境都有着很高的要求外，

另一方面是对被测试品的局放位置进行定位比较困难，往往需要复杂的局放波形识别分析，或根据波形反射时间进行计算；而且最广泛应用于较长的电缆线路（含多个中间接头），对于短段回路的在线局放检测以及直接定位均有很大难度。

基于此，超声局放测量法应运而生。该方法对

电源和试验背景噪声的要求较低；由于超声局放测量方法和被测量设备之间没有直接的电路连接，因此其所测量的局放数值和脉冲电流法之间尚没有完全的一一对应的关系，但却很大程度上解决了脉冲电流法所不能解决的两大问题：在线检测和局放直接定位。北京电力试验研究院与保定天威集团大力合作，针对这两大问题利用超声局放测量仪对电缆分支箱进行了多次的局放测试，并取得了较好的效果。

1超声局放测量检测原理

高压设备内部发生放电时，会向空间辐射高频

电磁波信号，

同时也会产生超声波信号沿直线向四周传播。利用电信号定向传感器接收局放电磁波信号，同时利用超声传感器接收局放超声波信号，将电、声信号经放大处理后，通过光纤传输到TWPD 系列综合局放分析仪，完成对电、声信号幅值和时差变化的分析，并显示电信号和声信号频谱图，从而确

定放电部位的三维空间位置。图1为超声局放测量仪测量原理图

。

图1

超声局放测量仪测量原理图

该测试方法与传统的脉冲电流法测局放相比，最大的特点是与试品无任何接线，实现非接触测试。图2为超声局放探头。该探头中含有电信号和超声信号两个传感器，因此可针对实际测量出的两种信号分别加以分析

。

图2

超声局放探头

2电缆分支箱局放测试实例—

——局放定位试验的试品是刚进货的一台26/35kV 电缆分

支箱。该分支箱内分支接头在局放检测验收时发现局放严重超标，然后在局放屏蔽室内进行验证。

对分支箱内三相分支接头附件分别进行试验（试样编号分别为1# 3#），接线回路为一进一出方式，整个试验回路由交联电缆、油终端和分支箱接头等三个单元构成，线路接线如图3所示

。

图3试验线路接线图

（1）首先，采用脉冲电流法（并联接线）进行局放定量测量。测量原理如图4所示。

检测标准和要求见表1，试验室背景噪声为0.2pC ，检测结果见表2

。

图4

脉冲电流法测试原理表1

局放试验标准和要求

试验项目试验电压要求局部放电

1.73U 0（45kV ）

≤10pC

表2

脉冲电流法局放检测结果

试样号施加电压/放电量试验结果1#28kV /409pC 以上不符合要求2#30kV /407pC 以上不符合要求3#

35kV /408pC 以上

不符合要求

（2）测量到局放后，用超声局放测量仪对局放位置进行直接定位。将超声探头缓缓沿试验回路移动，

在此过程中回路施加约35kV 电压

（因为未到局放试验电压45kV 时已经发现局放值超标，故试验

回路施加的实际电压为35kV 左右），其中，局放点的位置有两处：分支接头标注①和电缆标注②，如图4所示，局放点②与T 型接头的距离约为1m 。

图4

超声局放测量示意图

图5为超声局放测量现场的局放背景，图6 图8分别为

1#、2#、3#三组试样的超声局放测量结果（均为电信号频谱）。

超声局放仪测量现场局

放背景

61.3pC

图5超声局放测量现场局放背景频谱

·

93·

1#回路：测量点①（接头）

2004.5pC

1#回

路：测量点②（电缆）

146.0pC

图

61#回路超声局放测量频谱

2#回路：测量点①（接头）

1932.1pC

2#

回路：测量点②（电缆）

117.0pC

图72#回路超声局放测量频谱

3#回路：测量点①（接头）

2141.1pC

3#回路：测量点②（电缆

）

151.4pC

图8

3#回路超声局放测量频谱

通过图6 图8可以看出，局放量最大位置均为分支箱接头处。后经分析，局放最大值均位于分

支接头的连接阻头处（见图9）。

图9电缆分支接头结构简图

由上述试验结果可以得出两点结论：（1）分支箱整体局放结果不符合标准要求（标准≤10pC ，实

测≥400pC ）；（2）局部放电由电缆分支附件的连接阻头缺陷所产生（注：在整个试验过程中声信号频谱中未发现超过背景的局放信号）。

3

运行中在线测量电缆分支箱局放量的实例

由于电缆分支箱属于全密封型设备，且出线直

接连接用户侧，不便于停电检修。基于此，北京电力

试验研究院组织相关技术人员利用超声局放测量装置对某个地区的电缆分支箱进行了在线普测，发现了一些问题。

首次对该地区共12台10kV 电缆分支箱进行了超声局放测量，其中仅有两台（测试点11和12）的局放信号（电信号）超过背景噪声，具体结果和频

谱分别见表3和表4（注：声信号频谱中未发现超过背景噪声的局放信号，故声信号频谱图从略）。

表3

运行中分支箱首次测量结果

序号测试结果

测点1

未发现有超过背景噪声的局放信号。

测点2同上测点3同上测点4同上测点5

同上测点6同上测点7同上测点8

同上测点9同上测点10同上

测点11

现场背景59.1pC ，发现有超过背景噪声的局放，数值为204.8pC 。

测点12

现场背景58.2pC ，发现有超过背景噪声的局放，数值为144.9pC 。

·

04·

表4

运行中分支箱首次测量局放频谱（电信号）

序号

超声局放实测频谱

测试结果

测点1 10

电信号频谱：现场背

景50 70pC ，未发现有超过背景噪声的局放

测点11

电信号频谱：现场背

景59.1pC ，发现超过背景噪声的局放，数值为205pC

测点12

现场背景58.2pC ，发

现有超过背景噪声的局放，数值为145pC

然后经过三个月的运行后，再对测点11、测点12两台分支箱进行了第二次检测，检测的结果分别见表5。

通过对两台分支箱的第二次检测可以看出，测点11的局放信号有了明显的增大，电信号已经超过

2000pC ，声信号已经开始出现；

测点12的局放情况尚没有明显的变化。因此要求运行部门对测点11的分支箱停电并更换，事后对其解剖分析发现，该分支箱分支接头导线端（高电位）存在无屏蔽的严重缺陷。

4结束语

通过上述利用超声局放测量仪所进行的电缆分

支箱局放测试，可得出以下几点结论：

（

1）超声局放测量仪作为一种非接触式局放测量手段，

操作简单易行。通过各位置数据比较可以较好地对复杂电气回路进行局放测量，以达到对回路中缺陷设备的局放直接定位、可以与脉冲电流法相配合进行局放测量。

（2）利用超声局放测量仪可以对运行的电缆线路进行现场局放测试，通过比较分析可以在一定程度上满足运行设备在线监测的要求。

表5

运行中分支箱第二次测量局放频谱

序号

超声局放实测频谱

测试结果

测点

11

电信号

声信号

电信号频谱发现超过背景局放信号，数值超过2000pC （超过本档位量程），声信号开始出现，数值为240pC

测点12

电信号

声信号

电信号频谱发现超过背景局放信号，

数值为165pC ；声信号谱图未发现超过背景噪声的局放信号

（3）以目前现有试验结果分析，电信号频谱和声信号频谱之间存在一定的同步增长关系，且声信号频谱的出现较电信号频谱滞后，声信号探头较电信号探头受环境影响大，往往声信号湮没在背景信号中。二者更为准确的联系，有待于通过进一步的数据采样进行分析。

参考文献：

［1］罗亚桥.脉冲电流法和超声波法局放测试浅析［J ］.电力电容

器，

1996（2）：31-33.［2］GB 7354—2003

局部放电测量［S ］

.［3］张继鹏.交联电缆局部放电试验影响因素分析及对策［J ］.电

线电缆，

2004（2）：26-27.·

14·