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电力电缆振荡波检测及缺陷识别的研究

摘要：国内数据统计，大部分的电缆事故的发生，原因在于电缆终端。电

缆终端是整个电缆线路中最薄弱的环节，电缆的事故直接会造成巨大的经济损失。

外力破坏、附件质量、安装质量、本体质量是电缆发生事故的主要的四个因素，

本文主要针对电缆缺陷进行检测，主要介绍振荡波检测方法，对检测的原理，优

点，以及仿真设计。希望可以对电力电缆有更加深入的认识。

关键词：电缆；缺陷；设计；

1.前言

目前我国及世界上大多数国家使用的最多的是周期性预防性实验，借助周期预防性实验，

能够保证电气设备管理维修的安全性。直流耐压试验是针对国内电缆长期采用油纸绝缘电缆

的监测，所以供电公司常用的试验方法仍是直流耐压法。近几年随着技术发展，国内用交流

和直流耐压、超低频电压法和振荡波测试法对交联聚乙烯电力电缆进行测试检验。

通过交流和直流耐压、超低频电压法和振荡波耐压法对交联聚乙烯电力电缆进行测试，

测试电缆是一种长期使用的退役电缆。四种方法通过对比，研究四种检测局部放电方法的等

效关系，定义了局部放电的等效系数T，等效关系为。通过结果可以得出，交流电压

法和直流电压法并不等价。然而，振荡波电压法的T值均匀分布在1.5左右，电缆中的一些

介质缺陷更容易被发现，所以振荡波电压法具有更好的等效性。然而，由于不同的故障类型，

超低频电压实验的t值在很大范围内波动，在1.2和2.7之间。

振荡波测试系统(OWTS,OscillatingWaveTestSystem)在对电力电缆局部放电进行检

测时，是较为常用的一项技术，能够发现管理中存在问题，随着近些年来电力基础建设规模

的不断增长，电力电缆的应用范围也在不断拓展，为了保证整体运行的稳定性，因此经常会

对电力电缆的输电情况做好专门的检测，以此保证电力电缆运行安全。自21世纪以来，波

反射法在不断的实验优化之下，实用性不断增强，当前电弧反射法是经常用到的一种方式，

由于高压电弧方面的变化，低压脉冲波也会发生相应的变动，通过低压脉冲波前后的变化数

据进行分析，可以看到连续波形之间的交叉点，这个分叉点就代表实验电缆局部放电的缺陷

位置。故障点的定位和故障类型的分析可以通过研究波形来实现

2.振荡波检测工作原理

振荡电压法来检测电缆运行中的局部放电，使用串联谐振原理之间的电缆的等效电容和

电感线圈是振荡波电压的基本思想方法,电压极性通过多次振荡改变,然后使用高频耦合器

进行测量电缆有缺陷的地方激发出的局部放电信号。振荡波电压法测试电路主要有直流供电

电路和电缆电容和电感的充放电过程也就是振荡过程两部分组成，通过开关的快速切换来实

现两部分之间的转换。

图1振荡波工作原理图

HV振荡波测试系统（OWTS,OscillatingWaveTestSystem）能够对XLPE电力电缆主

绝缘、接头等的经营情况进行专门的检测，从而保证用电安全。OWTS采用阻尼振荡波电压

（DAC）开展局部测试工作，在此过程中，阻尼振荡波电压频率与工频50Hz具有高度一致性，

因此其与工频交流电压测试结果可以看作等效。HVDC是高压直流电源，R1是保护电阻等。

C3、R2、R3组成分压器。在离线状态下开展试验，就被测电力电缆进行试验。检测过

程当中对试品电容开展充电工作，在达到目标电压后闭合IGBT高压开关等，此时空心电抗

器电感以及测试对象的等效电容出现串联谐振，从而测试对象出现端部阻尼振荡电压。

OWTS主回路类似于RLC串联二阶谐振回路，在充电的过程中，系统内部Us的值是充

电单元的高压直流电压值，此时处于零状态响应。而系统放电的时候，相应的Us是零，此

时测试对象已经充电完成，处于零输入响应。根据整体的功能实现情况以及具体的实验内容，

可以发现OWTS的充电过程是阻尼充电。

3.振荡波检测设备组成及结构介绍

当前针对OWTS设备开展局部测试的过程当中，需要对其测试对象的电容量做好专门的

分析，以保证其电容量在可测范围之内。OWTS主回路的振荡频率影响因素有空心电抗器电

感值以及电力电缆等效电容值，因此如果测试对象的电容值不同，则相应的主回路振荡频率

也会产生差异。保证电路振荡频率在50Hz—1000Hz范围内就可以专门的测试相应的内容，

如果频率较高，有可能会出现集肤效应（SkinEffect），因此需要针对这一方面建立专门

的模型，以保证电路分析的可行性