超声波技术在电缆局放检测中的应用

冯梦娉1吴晓晴1翟莉1魏存金1李玫瑾2

（1国网阜阳供电公司安徽省阜阳市236000；国网安徽省电力公司阜阳市城郊供电公司安徽省阜阳市236000）

摘要：详细介绍一起利用超声波局部放电带电检测技术发现的电缆头放电缺陷，具体介绍了检测、分析、判断及故障处理的过程。

关键字：超声波；局部放电；电缆

【1】案例经过

2016年10月28日，试验人员对某35kV变电站内开关柜进行带电检测时，发现35kV大黄线3357开关柜出线电缆室C相电缆处存在局部放电缺陷。11月17日对该开关柜内设备进行了停电试验，发现C相电缆绝缘下降明显，且其端部第2伞裙处有明显放电痕迹，放电处与带电检测发现部位对应。经及时消缺处理，避免了一起可能发生的故障停电，保障了设备和电网的安全运行。

大黄线3357开关柜的型式为KYN61-40.5，出厂日期为2008年8月1日，上次局放检测时间为2015年12月，检测结果正常。

【2】带电检测检测分析过程

10月28日，试验人员使用英国EA公司的UltraTEVplus+暂态地电压检测仪，对某变电站35kV开关柜进行了超声波局放检测和开关柜暂态地电压局放检测，测试时，室外阴天，室内环境温度为13℃，湿度为50%。发现大黄线3357开关柜后部电缆室内出线电缆C相侧周围开关柜缝隙处幅值最高，最大值为16dB，远大于背景值（背景幅值为2dB）。通过超声耳机，可听见明显放电声，现场透过开关柜后观察窗也可以看见疑似的放电迹象，该疑似放电位置与测试数据最大值处位于在同一水平位置。观察窗处看到的疑似放电部位图片见图1，现场测试数据见表1、表2。具体的分析过程如下：

1）暂态地电压数据分析

由表2所示开关柜暂态地电压检测数据，可知，35kV大黄线3357开关柜暂态地电压数值较相邻相偏高，但不是很明显，后下部数值最大，但与相邻间隔差别也很小；如有放电缺陷，根据电信号的传播路径判断，该柜后柜下部，又由于放电现象的暂态低电压表征不明显，主要的放电点排除直接对柜面放电的可能。

从表3超声波检测数据，可以看出，大黄线3357开关柜后柜出线电缆室C相处幅值最高，为16dB，远大于背景值的2dB，已达到“《QGDW11060-2013交流金属封闭开关设备暂态地电压局部放电带电测试技术现场应用导则》开关柜超声波局部放电检测标准：>8dB，有明显声音信号”的标准，同时远大于相邻开关柜6dB的数值，远大于上次进行局放超声波检测3dB的数值。同时结合在该处听到的放电声音及观察到的放电痕迹，初步判断该开关柜存在局部放电缺陷。综上分析，可以判断：大黄线3357开关柜存在局部放电缺陷，缺陷位置应在该开关柜后柜出线电缆室出线电缆C相处，属于严重缺陷，应及时安排停电处理，防止缺陷进一步恶化。

【3】停电诊断性试验

11月17日，试验、开关专业对大黄线3357开关柜进行了停电检查、试验。过程中发现柜内出线电缆C相绝缘电阻明显偏低，仅为500兆欧，绝缘电阻远低于上次试验值10000兆欧的数值，亦远低于同间隔相邻相8000兆欧的数值。仔细检查该电缆端部，发现端部第2伞裙处存在较明显的放电痕迹，第1、3伞裙处也有放电痕迹，如下图2所示。又因为未发现该开关柜其他部位放电缺陷，所以判定10月28日所测得局部放电是该开关柜后柜出线电缆室出线电缆C相电缆端部放电放电所致。

【4】.原因分析

通过现场观察，可以看到大黄线3357开关柜电缆室三相电缆入地密封口处密封不严，存在裂口，C相电缆上有很多细微的水渍，C相电缆第2伞裙处有轻微破损。前一个月，阜阳地区接连阴雨，电缆沟内积累的潮气上升，通过该密封裂口进入电缆室，使得电缆室内部变潮湿，整个电缆室设备均有一定程度受潮，该点电缆芯线到与附近低电位设备或部件之间的绝缘强度也随受潮程度的增加逐渐变低，加之C相电缆第2伞裙处有轻微破损，存在绝缘薄弱点，在电场长期作用下，最终产生局部放电，且局放强度逐渐增强，最终达到缺陷值。

【5】事故处理

11月17日，开关专业检修人员组织了检修力量进行了大黄线3357开关柜电缆室C相电缆检修，检修人员对后柜电缆入地密封口进行了严密封堵、对受潮电缆进行了擦拭、干燥处理，处理完成后，对电缆进行修后试验，三相电缆绝缘电阻均合格，耐压试验均通过，设备再次送电投运，投运后进行了带电检测，试验合格。

【6】.经验体会

此次35kV大黄线3357开关柜出线电缆局部放电缺陷，最明显的信号是其声信号，通过超声耳机在距离很远处就可以听见有异常声响，寻声而去，可以清楚地判断出该开关柜后柜电缆室存在局放超声波信号，且信号最大值点在出现电缆C相附近，但是声信号的大小仅凭人耳判断，很难精确定位，也很难准确判断缺陷发展速度，超声波局放检测的数值，很好的反映了超声波信号的大小，为疑似缺陷点的纵横比分析、缺陷发展的趋势，缺陷性质判断都提供了明确的依据；暂态地电压检测未能发现该开关柜存在明显的局部放电异常，是由于该检测原理对此类型放电不敏感，不过，这也从另一方面证明了局部放电的来源不是来自可以直接对开关柜柜体放电的带电体，所测得的TEV信号是“绕远路”传递过来的。

带电检测数据的分析，讲究纵横比分析，所以一定要做好日常数据的积累，以便于发现异常时进行比较。

带电检测技术日新月异，检修人员需要不断的开阔视野和更新知识和技能，更多的进行技能培训和经验交流。比如此案例，让笔者认识到，出线电缆的端部金属屏蔽是被剥离的，不存在金属屏蔽层，所以才可能有电缆芯线直接对外表面的放电。

开关柜电缆室是开关柜内潮气的重要来源地，其内部的电缆入地密封口密封的不严，就容易导致潮气上升，传到电缆室内，进而影响整个开关柜，使其内设备绝缘强度下降速度加快，所以，日常开关柜内电缆在基建、验收时均要对电缆入地密封严格把关。

如今各类设备带电检测技术已经广泛应用于日常的设备巡视、特殊时期的设备巡检，只有对其检测原理、测试方法熟练掌握，熟悉被测设备结构，检测人员才能够快速准确地发现缺陷，从局部放电的声、光、电、磁、气味信号等诸多信号的幅值、大小、图谱等数据中综合分析出缺陷的位置、性质、产生原因，提出合理的处理建议，保障电网设备的安全运行。