不少电力运维企业、工业生产单位近期反馈,定期开展局放测试后仍出现电缆绝缘击穿故障,不少故障溯源后发现是检测时未区分电缆本体局放检测与电缆附件局放的不同要求,导致缺陷漏检。而能源监管、市政运维等单位也在梳理辖区电缆运维规范时提出,如何明确不同部位的检测标准,规避运维责任风险是当前的核心需求。
电缆绝缘是保障电力传输稳定性的核心结构,当前国内输配电网中应用*广的交联聚乙烯电缆,绝缘层在生产、运输、安装及运行过程中,难免会出现内部气隙、界面损伤、外力破坏等缺陷,在电场作用下这些缺陷位置会产生局部放电,也*是局放。局放测试是目前行业内公认的、可提前发现电缆绝缘早期劣化的核心手段,通过捕捉、分析局放信号的特征、幅值、位置,可预判电缆剩余寿命,提前安排消缺,避免非计划停电。
很多用户对局放检测差异的认知不足,本质是没有区分电缆本体与附件的结构差异对应的缺陷诱因不同。电缆本体的绝缘是一体化挤塑成型的,正常运行情况下出现的局放大多来自生产过程中混入的杂质、运输过程中产生的机械损伤,以及长期运行后的热老化、电老化导致的内部气隙放电【1】。这类放电的信号特征相对稳定,脉冲重复率较低,幅值波动小,在电缆内部传输时衰减较快,往往需要高灵敏度的传感器才能捕捉到。
而电缆附件局放的诱因更为集中,九成以上的电缆运行故障都来自附件位置,大多和安装工艺不到位相关,比如中间接头应力锥安装错位、终端密封失效进水、界面涂抹的硅脂存在杂质等,都会在附件的绝缘界面形成集中的电场畸变点,产生局部放电【2】。这类放电的信号幅值波动大,脉冲密集,部分伴随超声波、特高频的外泄信号,检测难度相对更低,这也是行业内反复强调局放检测差异的核心原因。
针对两类不同的局放特征,对应的检测方法、操作要求也存在明显的局放检测差异。首先是电缆本体局放检测,由于信号在交联聚乙烯绝缘层内的衰减系数较高,10kV电缆的高频信号每传输100m衰减可达20dB以上,因此优先选用振荡波电压法、超高频法、高频电流法结合的检测方案。离线检测时可采用振荡波局放测试,给电缆施加1.7倍额定电压的振荡波,激发内部潜在的局放信号,搭配分布式传感器可实现本体缺陷的精准定位;带电检测时可在电缆终端的接地线上安装高频电流传感器,采集接地回路中的局放脉冲信号,判断本体的绝缘健康状态。
而针对电缆附件局放的检测,由于信号大多会向外部空间辐射,可优先选用便携性更高的地电波法、超声波法、红外测温法组合的方案,运维人员手持设备即可在现场完成检测,无需停电,适合大规模的普测场景。需要注意的是,部分深层的附件界面缺陷不会产生明显的外泄超声波信号,此时需要配合超高频传感器沿附件表面扫描,或者结合电缆两端的高频电流信号做时差定位,区分缺陷来自附件还是本体。
对于电网运维、工业配电等B端用户,实际开展局放测试时可结合场景需求选择合适的检测方案,平衡检测成本与准确率。对于新建电缆的竣工验收,建议同步开展电缆本体局放检测与电缆附件局放检测,离线振荡波测试的本体局放量需满足对应电压等级的规范要求,附件的局放信号需无明显集中脉冲,避免把安装阶段的缺陷带入运行环节。对于运行中的电缆,可建立分级检测机制:每年开展一次全覆盖的电缆附件局放普测,重点排查重过载、临近施工、运行年限超过10年的线路附件,发现异常信号后再针对性开展整条线路的电缆本体局放检测,无需全线普测即可降低八成以上的检测成本。
我们接触过的某汽车零部件生产企业,去年因为10kV电缆中间接头局放未被检出,导致绝缘击穿停产3天,损失超过200万元,溯源后发现当时的检测人员用超声波检测附件时未发现深层缺陷,也没有开展电缆本体局放检测,*终导致事故。因此在实际运维中,对于涉及连续生产的工业线路,建议每半年开展一次附件普测,每1-2年开展一次本体检测,保障生产连续性。针对不少用户遇到的信号区分难题,可采用多传感器联合验证的方法:如果检测到的超声波、地电波信号仅在附件位置存在,远离附件后信号快速衰减,即可判断为电缆附件局放;如果信号沿整条电缆分布,且两端的高频电流传感器都能捕捉到同步的脉冲信号,即可判断为本体缺陷,后续可通过分段断电检测的方式进一步定位具体位置。
对于能源监管、市政运维、公共设施管理等G端用户,核心需求是建立统一的规范标准、明确运维责任、降低公共区域的电缆故障风险。首先在标准制定层面,需充分考虑局放检测差异的相关要求,针对不同电压等级、不同应用场景的电缆,分别制定电缆本体局放检测和电缆附件局放的检测周期、合格阈值、检测方法要求,避免运维单位为了压缩成本只做附件普测、忽略本体检测的情况【3】。
其次在检测资质与报告管理层面,要求开展局放测试的机构具备对应的CMA、CNAS认证资质,检测报告需明确标注本体与附件的局放检测结果、缺陷位置、风险等级,作为工程验收、运维考核的核心依据。针对公共区域的电缆运维管理,可建立统一的局放检测数据台账,每季度汇总辖区内的电缆绝缘状态数据,对存在高风险缺陷的线路要求运维单位限期消缺,可有效降低公共区域的电缆故障发生率,减少非计划停电对民生的影响。
不管是B端还是G端用户,开展局放测试时都要避免几个常见的认知误区。第一是不要用单一的检测方法覆盖所有场景,比如用便携的地电波设备开展电缆本体局放检测,由于信号衰减大,很难捕捉到本体内部的深层缺陷,容易出现漏检;第二是不要忽略环境干扰的影响,现场的手机信号、电机的电磁干扰、开关柜的局放信号都会影响检测结果,检测前要做好干扰屏蔽,多次验证信号的真实性,避免误判;第三是不要只看单次检测的结果,要建立历史数据对比机制,同一位置的局放信号幅值在半年内上升超过50%的,即使还未达到不合格阈值,也要列入重点监测名单,提前安排消缺。
参考文献
【1】 DL/T 1576-2016 10kV~35kV 交联聚乙烯绝缘电力电缆局部放电带电测试技术导则
【2】 GB 50168-2018 电气装置安装工程 电缆线路施工及验收标准
【3】 DL/T 1815-2018 交联聚乙烯电力电缆振荡波局部放电测试方法