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关键词：电缆;局部放电;振荡波
随着城市经济的不断发展，城市规划日趋完善，以往的架空电力线路正在逐渐被地埋电力电缆所替代，当今的高压电力电缆已经成为了城市电力网的主要构架并得到广泛应用。而对供电水平要求的提高，推动国内外供电单位对配网设备的检测方法也在不断改善，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。
一、电缆局部放电产生的原因及典型缺陷
电缆局部放电是电缆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，它是由于电缆绝缘内部存在弱点或生产过程中造成的缺陷，在高电场强度作用下发生重复击穿或熄灭的现象。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。它是广泛存在的现象，一般表现为绝缘内气体的击穿，小范围内固体或液体介质的局放击穿或金属表面的边缘及尖角部位场强集中引起局部击穿放电等。这种放电的能量是很小的，所以它在短时存在并不影响到电气设备的绝缘强度。但若绝缘介质在运行电压下不断出现局部放电，这些微弱的放电将产生累积效应会使绝缘的介电性能逐渐劣化并使局部缺陷扩大，最后导致整个绝缘击穿。
电力电缆局部放电与电力电缆绝缘状况密切相关，局部放电的出现及变化预示着电缆绝缘存在着可能危及电缆安全运行寿命的缺陷。准确测量XLPE绝缘电力电缆的局部放电是判断电缆绝缘品质的一种直观、有效的方法。引起电缆局部放电的典型缺陷主要有以下几点：
(1)在绝缘中或绝缘层与半导电层界面处的气隙，包括绝缘层的刀痕、磨损或裂缝，放电通常小于100pC在2倍U0以下时。
(2)电缆与接头连接处的空腔，它可分为三个阶段：在早期，放电量和重复率都比较小;随着电痕的发展，放电量和重复率都增加;在最终失效前，放电量减小，放电重复率增加。
(3)高阻的绝缘屏蔽或中性线破损，放电可在几百到几千pC，但很少导致电缆击穿。
(4)由凸出物、气隙、水树所引发的电树，电树一旦引发，致使电缆击穿是比较快的，通常在从几分钟到数周的时间。水树可以因过电压或现场测试引发为电树，并最终导致击穿。
二、OWTS系统技术
OWTS又称振荡波测试系统，它是电缆状态检修的重要手段，可应用在新电缆投运前、电缆更换接头后以及日常的定期跟踪测量、检测、评估电缆主绝缘状况及附件的安装工艺等;此外，若出现局放，评估局放水平，定位局放故障，如必要，需对附件进行针对性的维修和更换。OWTS系统适用于10kV及以下电压等级的各类型电缆。
OWTS系统通常由一台控制单元和一台高压单元组成。控制单元一般是一台带有无线局域网(WLAN)功能的笔记本电脑。高压单元中包含高压源、谐振电感和晶闸管开关，可产生测试所需要的阻尼振荡电压。高压分压器和嵌入式控制模块被集成于高压单元中，它们共同来完成数据的采集和局放信号的处理。局放信号的存储、分析以及评估均在笔记本电脑上完成，而数据分析和评估可以在现场或办公室进行。 OWTS系统的测试原理如图1所示。局放测试时，首先用高压源对被测电缆进行充电，然后闭合开关加压。系统内部和被测电缆共同构成一个LC振荡回路，从而产生了一个阻尼较低的正弦振荡电压。根据被测电缆电容的不同，电压的频率会在几十到几百赫兹的范围内变化。测试电压的频率接近于工频频率，因此我们可以对所有测量到的局放活动进行有效评估。采样单元会在振荡过程中完整地记录收集到的数据，系统一次加压便可以采集到大量数据。采集数据之后，通过人工或系统自动进行数据分析，得出局部放电沿整条电缆分布的详细信息，从而提前对具有严重缺陷的电缆进行修复，防止出现意外断电事故。
OWTS系统的特点主要有：
(1)有效性：局放试验时所加电压的波形及频率尽可能与正常运行时电压的形状相近这样，重要的测量参数如PDIV(局放起始电压)，PDEV(局放终止电压)和局放等级就会与正常运行时相同。
(2)无损性：所加电压要接近于正常运行电压，这样就可以在局放诊断中将电压值限定在0.5～1.7Uo范围，防止较高的电压激发新的缺陷。
(3)抗干扰能力：系统可以有效排除环境干扰。
(4)有效性：可以有效判断局放类型，生成清晰的局放波形图，以便确定局放的类型，观察电压曲线与局放发生的相位关系。
(5)便携及安全性：便携式设计，可应用于各种测试环境，有良好的安全性能。
三、振荡波电压法检测与定位精度的影响因素
影响OWTS振荡波电缆局部放电检测和定位装置检测准确性的因素主要包括以下四个：一是测试数据的准确性，主要是由于外界随机脉冲型干扰的进入检测系统，或加压端子连接不好，产生放电脉冲;二是在分析判断时入射波和反射波的选择不正确;三是测试过程中未及时改变量程;四是高压试验电缆长度。针对以上四个影响因素，应该认真做好以下几个方面的工作：
(1)为确保测试数据的准确性，在试验前，应该注意试验端子安全距离是否足够，表面是否清洁、光滑;试验时测量环境噪声时GIS电压指示器是否会对测量形成干扰。
(2)对数据进行分析判断时，所选择的反射波波形比入射波宽、幅值比入射波小，波形形状基本相似。
(3)测试时应及时改变量程，对超量程保存下来的数据进行处理时，应手动调整入射波的起点，避免误判。
(4)当50m或25m长的高压试验电缆由于接线产生局部放电时，将误判断认为离电缆对端2-3倍试验电缆长度位置有局部放电。如果该电缆确实存在局部放电，此信号将使真正的信号波形畸变而漏掉重要信息或误判断。此外，上述步骤做好的前提下，在进行局部放电信号校准时，需要保持每个量程下的校准特征一致(比如波速)，这样定位出来的数据才具有很好的一致性和明显的区分性。
四、实例分析
某电缆型号为YJV22-3×300mm2，电缆长度901m，2个中间接头。对该电缆第一次检测结果为中间头400m位置出有集中局放点，且放电值达到250 0PC。根据经验，需更换该中间接头，电缆接头经消缺后，对该电缆再次检测，该局放点已消失，未发现新的局放点。
1.数据分析
首先对采集到的数据进行了分析。在不同施加电压下，A、B、C相分析计算得到的Tanδ为0.2%，介质损耗基本不随电压变化。第一次检测结果表明在距离测试端400m左右位置存在集中性放电现象，如图2所示。该位置正好是中间接头所在处。从图2可以看出，在400m位置的局放值已达到2500PC，三相累积放电次数已经达到了170次(图3所示)，应立即更换中间接头。
2.缺陷分析处理
对现场中间头进行解剖，发现该中间头制作工艺存在缺陷，绝缘层开剥尺寸错误、绝缘层倒角过深(如图4所示)。五、应用小结
OWTS 系统局放诊断测试结果的评估标准是建立在统计学的基础上的。经过滤波后单一、离散的数据对局放结果的分析影响不大，可以有效排除现场杂散信号的干扰，准确反应局放信号。实践证明，OWTS电缆局部放电检测和定位装置现场应用比较方便，可以有效检测出10kV配电电缆的各种局部缺陷并对其进行准确定位。
针对投运前的电缆和运行时间较长的老旧电缆进行检测，可以促进安装工艺的提高和避免电缆因长期运行逐渐劣化引起突发性事故的发生。通过该状态监测手段，能有效提高电缆网的运行可靠性，同时能及时、准确地掌握电力电缆绝缘的健康水平，建立电缆线路的健康档案，为后续的电缆网运行管理提供可靠依据。OWTS系统作为世界上最先进的局放检测设备之一，与工频具有良好的等效性，已经得到越来越多国家的认可。