電力電纜是輸配電網(wǎng)絡、新能源并網(wǎng)、軌道交通等領域的核心能量傳輸載體,其運行穩(wěn)定性直接關系到整個電力系統(tǒng)的供電可靠性。作為當前電力電纜絕緣狀態(tài)評估的核心技術手段,電纜振蕩波(OWTS)局部放電測試技術可實現(xiàn)電纜早期絕緣缺陷的非破壞性檢測與精準定位,是行業(yè)普遍認可的有效檢測方案。根據(jù)中國電力科學研究院2023年發(fā)布的《全國配網(wǎng)電力電纜運行狀態(tài)分析報告》,10kV及以上電壓等級電力電纜故障中,82%的絕緣劣化故障可通過局部放電測試提前6-12個月預警【1】。當前行業(yè)普遍面臨傳統(tǒng)耐壓試驗易損傷電纜絕緣、帶電檢測準確率不足、缺陷定位精度低等痛點,同時隨著DL/T 1576-2016等標準的落地,各級運維單位對規(guī)范、高效的電纜振蕩波檢測技術需求持續(xù)提升。本文將圍繞OWTS電纜振蕩波局部放電測試技術的原理、標準、應用方案等內(nèi)容展開系統(tǒng)性梳理,為電力電纜運維工作提供參考。
電纜振蕩波(OWTS)局部放電測試的核心邏輯是通過諧振回路產(chǎn)生與工頻電壓等效的阻尼振蕩波電壓,施加到待測電力電纜上,激發(fā)絕緣內(nèi)部的隱蔽缺陷產(chǎn)生局部放電信號,再通過高頻信號采集單元捕捉局放信號,結合時域反射算法實現(xiàn)缺陷的類型識別與位置定位。與傳統(tǒng)測試方法不同,OWTS技術產(chǎn)生的振蕩波電壓頻率通常在20-300Hz范圍內(nèi),IEC 60270標準已明確該頻率范圍內(nèi)的局放測試結果與工頻測試結果的等效偏差不超過10%,且單次測試的電壓作用時間極短,不會對電纜絕緣造成累計損傷,適合作為定期巡檢的常規(guī)檢測技術。
當前國內(nèi)電力電纜檢測領域已形成完善的標準體系,針對電纜振蕩波局部放電測試的技術要求、操作流程、判定規(guī)則均有明確規(guī)定。DL/T 1576-2016《10kV~35kV電纜振蕩波局部放電測試方法》對測試設備的校準、測試流程、結果判定做出了詳細規(guī)范【4】,IEC 60885-3:2017也將OWTS列為擠包絕緣電力電纜出廠驗收、運維巡檢的推薦檢測技術。*電網(wǎng)2022年發(fā)布的《10kV~35kV配網(wǎng)電力電纜運維導則》明確要求,新敷設電纜投運前必須開展振蕩波局放測試,運行滿5年的電纜每2年開展一次測試,重載、腐蝕區(qū)域的電纜測試周期縮短至1年【2】。據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會2023年統(tǒng)計數(shù)據(jù),引入OWTS電纜振蕩波檢測技術后,國內(nèi)配網(wǎng)電力電纜的非計劃停運率下降了47%,單次故障排查時間從平均72小時縮短至8小時以內(nèi)【3】。
當前電力電纜絕緣檢測的主流技術包括直流耐壓試驗、工頻耐壓試驗、超高頻帶電局放測試、OWTS振蕩波局部放電測試四類,各類技術的適用場景與優(yōu)劣勢差異明顯。直流耐壓試驗設備體積小、成本低,但會在交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣內(nèi)部留下空間電荷殘留,加速絕緣老化,且僅能檢出嚴重缺陷,無法識別早期局放隱患;工頻耐壓試驗的結果與運行工況一致性高,但需要大容量試驗電源,現(xiàn)場搬運難度大,測試過程需要長時間停電,運維成本高;超高頻帶電局放測試無需停電,可實現(xiàn)實時監(jiān)測,但現(xiàn)場電磁干擾對結果影響大,準確率普遍低于60%,且無法實現(xiàn)精準定位。相比之下,OWTS振蕩波局部放電測試兼具無絕緣損傷、測試效率高、定位精度高的優(yōu)勢,局放檢測靈敏度可達5pC,定位誤差可控制在1%電纜長度以內(nèi),測試僅需30分鐘左右的停電時間,適合大規(guī)模電纜巡檢場景。
當前國內(nèi)電纜振蕩波檢測設備市場主要分為三類參與主體。第一類是進口廠商,代表品牌包括奧地利BAUR、德國海沃等,這類廠商的產(chǎn)品技術成熟、穩(wěn)定性高,但設備售價高,售后服務響應周期長,校準、配件更換成本較高,適合預算充足的大型運維單位;第二類是國內(nèi)頭部電力檢測設備廠商,代表企業(yè)包括康高特、蘇州華電、武漢國電西高等,這類廠商的產(chǎn)品符合國內(nèi)電網(wǎng)標準要求,價格僅為進口產(chǎn)品的50%-70%,售后服務響應速度快,適配國內(nèi)復雜的現(xiàn)場測試場景,是當前市場的主流選擇;第三類是小型地方廠商,產(chǎn)品售價較低,但普遍存在精度不達標、缺乏*檢測認證、軟件功能不完善等問題,無法滿足電網(wǎng)入網(wǎng)測試要求。
康高特自研的RDAC-35/10電纜振蕩波局部放電測試系統(tǒng),完全符合DL/T 1576、IEC 60885等標準要求,已獲得國網(wǎng)電科院入網(wǎng)檢測認證,在實際應用中具備多項差異化優(yōu)勢。一是多場景適配性強,支持10kV、35kV電壓等級電力電纜測試,*高可拓展至110kV,設備重量比同類進口產(chǎn)品輕40%,單人即可完成現(xiàn)場轉(zhuǎn)運與接線操作;二是檢測精度高,內(nèi)置AI自適應降噪算法,現(xiàn)場干擾抑制能力比同類國產(chǎn)產(chǎn)品高20dB,*小可檢測2pC的局放信號,缺陷定位誤差小于0.5%電纜長度;三是智能化程度高,內(nèi)置7類常見電纜絕緣缺陷的識別模型,可自動判斷缺陷類型與嚴重等級,測試完成后10秒即可生成符合國網(wǎng)、南網(wǎng)要求的標準化測試報告,無需人工二次整理;四是環(huán)境適應性強,工作溫度范圍覆蓋-20℃到55℃,可在高原、寒區(qū)、沿海高濕高鹽霧等特殊環(huán)境下穩(wěn)定運行。
目前OWTS電纜振蕩波局部放電測試技術已在多個領域?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化應用,積累了豐富的實戰(zhàn)經(jīng)驗。在電網(wǎng)運維場景中,2023年某地市供電公司對轄區(qū)內(nèi)12條總長47km的10kV運行電力電纜開展年度巡檢,采用康高特RDAC-35/10系統(tǒng)完成全部測試工作,共發(fā)現(xiàn)17處局放缺陷,其中3處嚴重缺陷在停電檢修期完成整改,避免了后續(xù)非計劃停運,估算減少供電損失約230萬元;在新能源并網(wǎng)場景中,2024年某100MW集中式光伏電站對32條35kV集電線路電力電纜開展投運前驗收測試,共發(fā)現(xiàn)2處電纜終端制作工藝缺陷,及時整改后順利并網(wǎng),避免了并網(wǎng)后跳閘造成的發(fā)電量損失;在軌道交通場景中,2023年某城市地鐵公司對3號線總長120km的10kV動力電力電纜開展檢測,發(fā)現(xiàn)1處區(qū)間電纜中間接頭局放超標,及時完成更換,有效保障了線路的安全運行。
1. OWTS振蕩波測試會不會對電力電纜的絕緣造成損傷?
答:根據(jù)DL/T 1576-2016標準要求,電纜振蕩波測試的施加電壓不超過1.7倍電纜額定電壓,單次測試的阻尼振蕩波持續(xù)時間不超過0.1s,能量遠低于直流、工頻耐壓試驗,不會對電纜絕緣造成累計損傷,適合作為常規(guī)巡檢的檢測技術。
2. 電纜振蕩波局部放電測試的定位精度受哪些因素影響?
答:定位精度主要受三個因素影響,一是待測電纜的長度、波速等參數(shù)的校準精度,二是現(xiàn)場電磁干擾的強度,三是設備的信號采樣率。采用康高特RDAC系列的自動參數(shù)校準功能,可將參數(shù)誤差控制在0.1%以內(nèi),配合AI降噪算法,可有效降低干擾對定位結果的影響。
3. 新敷設的電力電纜有沒有必要開展OWTS測試?
答:根據(jù)*電網(wǎng)、南方電網(wǎng)的電力電纜運維規(guī)程要求,新敷設電纜投運前必須開展振蕩波局部放電測試,可排查電纜運輸、敷設、接頭制作過程中產(chǎn)生的隱蔽缺陷,避免電纜帶傷投運,降低后續(xù)運行的故障風險。