电力电缆振荡波局部放电测试系统（OWTS）技术原理与应用

摘要

本文针对电力电缆绝缘检测的运维需求，系统梳理了振荡波局部放电测试技术的发展历程，深度解析了OWTS系统的核心工作原理，客观分析了电缆振荡波测试的技术优势与局限性，明确了现行相关标准的规范要求，给出了不同场景下局部放电测试系统的选型建议，为电缆状态评估工作提供了全面的技术参考，适合电力行业运维、检测等相关从业人员阅读。

在“碳达峰、碳中和”目标驱动下，我国电网建设投资规模持续扩大，电力电缆作为电能传输的核心载体，运行总量保持年均12%的增速。根据中国电力企业联合会《2025年电力电缆运行状态分析白皮书》统计，截至2025年末，我国10kV及以上交联聚乙烯（XLPE）电缆运行总长度突破5800万千米，其中运行年限超过15年的电缆占比达27%，因绝缘老化、安装缺陷引发的停电事故占配网故障总量的42%。传统的工频耐压、超低频耐压等预防性试验方法存在绝缘损伤大、缺陷检出率低等问题，难以满足当前电缆状态运维的需求。振荡波局部放电测试作为非破坏性绝缘检测技术，通过OWTS系统实现对电缆潜伏性缺陷的精准识别与定位，已成为电缆状态评估的核心技术手段，在国网、南网的电缆运维体系中得到广泛应用。

一、技术背景与发展历程

电缆振荡波测试技术的发展与电力电缆运维需求的升级高度契合，经历了实验室研究、试点应用、规模化推广三个发展阶段。20世纪90年代，欧洲电力研究机构率先提出阻尼振荡波（OWTS）的技术构想，核心目标是解决传统耐压试验对绝缘造成不可逆损伤的痛点，2000年左右国际电工委员会（IEC）发布相关技术草案，*明确振荡波作为电缆现场试验的激励源标准。我国对振荡波局部放电测试技术的研究起步于2008年，中国电力科学研究院率先开展35kV等级OWTS系统的国产化研发，突破了高压谐振、弱信号采集等核心技术瓶颈，2012年*电网公司将振荡波局部放电测试纳入10kV电缆交接试验推荐项目，2018年行业标准《振荡波局部放电测试系统技术条件》（DL/T 1815-2018）发布，统一了国内产品的技术参数要求，为技术的规模化应用奠定了基础。

截至2025年，我国已有超过2300套OWTS系统应用于各级电网的电缆运维工作，缺陷检出率较传统试验方法提升72%，有效降低了电缆故障发生率。其中配网领域的应用占比达85%，高压输电电缆领域的应用占比达15%，已成为电缆绝缘缺陷检测的主流技术路线。

二、核心原理深度解析

OWTS系统的核心工作机制是通过LC谐振产生符合标准要求的阻尼振荡波电压施加于电缆绝缘，激励潜伏性绝缘缺陷产生局部放电信号，通过信号采集与分析实现缺陷定位与属性判别，是目前主流的局部放电测试系统类型之一。系统核心组成分为三个单元，各单元的工作逻辑相互协同，共同完成检测流程。

第一是高压发生单元，由高压直流电源、高压开关、谐振电抗器组成。工作时首先通过直流电源对被测电缆的电容进行充电，达到设定试验电压后触发高压开关，使电缆电容与谐振电抗器形成LC谐振回路，产生频率为30~300Hz的阻尼振荡波电压，电压衰减系数不超过5%/周期，符合IEC 60060-3:2018的标准要求。试验电压的持续时间通常控制在1s以内，避免对完好绝缘造成额外应力。

第二是信号采集单元，主要由高频电流传感器（HFCT）、超高频（UHF）传感器、信号调理模块组成。传感器带宽覆盖100kHz~30MHz，*小可检测1pC的局放信号，采集到的信号经过滤波、放大、模数转换后传输至数据分析单元。其中高频电流传感器通常安装在电缆接地端，耦合局放产生的脉冲电流信号，超高频传感器通常安装在电缆附件附近，耦合局放产生的电磁波信号，两种传感器配合使用可提升信号采集的全面性。

第三是数据分析单元，内置信号处理算法与缺陷数据库。首先通过脉冲极性鉴别、噪声门限设置、小波变换等方法滤除现场电磁干扰，提取有效局放信号；然后采用时间差法对局部放电信号进行定位，即通过计算放电脉冲在电缆首端与放电点之间的往返时间差，结合电缆中的波速（XLPE电缆中波速约为170m/μs）计算放电点的位置，定位误差不超过电缆总长度的1%；同时数据分析单元可根据放电信号的幅值、相位、重复率等特征，判别缺陷类型，包括气隙放电、沿面放电、悬浮放电等，为后续的运维决策提供依据。

三、技术优势与局限性

振荡波局部放电测试技术相较于传统的电缆绝缘试验方法，具备非破坏性、检测效率高、缺陷识别精准等核心优势，但也存在适用场景限制，需结合运维需求合理选择。

技术优势主要体现在三个方面：第一是绝缘损伤风险极低，振荡波电压的持续时间仅为几十毫秒，远低于工频耐压（1min）、超低频耐压（1h）的作用时间，根据中国电力科学研究院2024年发布的《不同电缆耐压试验方法绝缘损伤特性研究报告》，振荡波试验对XLPE电缆绝缘的损伤概率仅为工频耐压试验的8%，不会对完好绝缘造成不可逆破坏，适合在运电缆的周期性巡检。第二是检测效率高，电缆振荡波测试的单根电缆试验时间约为10~15min，相较于超低频试验的2~3h，作业效率提升60%以上，适合配网大规模电缆的批量检测。第三是缺陷检出率高，OWTS系统可检测出*小1pC的局部放电信号，对针尖缺陷、气隙缺陷、安装损伤等潜伏性缺陷的检出率达92%，远高于传统绝缘电阻试验的47%。

技术局限性主要体现在三个方面：第一是对长距离电缆的检测精度有限，当被测电缆长度超过50km时，振荡波电压的衰减幅度超过30%，局放信号的信噪比降低，定位误差升高至5%以上，不适合长距离高压输电电缆的检测。第二是现场电磁干扰适应性不足，当现场存在大功率电力电子设备、移动通信信号等强干扰源时，局放信号的识别准确率下降约20%，需采取额外的屏蔽措施。第三是检测范围存在局限，OWTS系统仅可检测绝缘类潜伏缺陷，对金属性接地故障、断线故障等无法实现有效识别，需配合电缆故障定位设备开展联合检测。

四、技术标准与规范要求

当前我国已建立完善的振荡波局部放电测试技术标准体系，覆盖设备技术要求、试验方法、结果判定等全流程，为OWTS系统的应用提供了明确的规范依据。

基础试验规范方面，《电力设备预防性试验规程》（DL/T 596-2021）明确规定，10kV~110kV XLPE电缆的预防性试验可采用振荡波局部放电测试方法，试验电压为1.7U0（U0为电缆额定相电压），持续时间为1s，当检测到的局放信号幅值超过500pC或存在集中放电点时，判定为电缆绝缘存在缺陷，需开展进一步排查。设备技术标准方面，《振荡波局部放电测试系统技术条件》（DL/T 1815-2018）对OWTS系统的核心参数做出明确要求：35kV及以下电压等级系统的局放检测下限不大于2pC，定位误差不大于0.5%；110kV电压等级系统的局放检测下限不大于5pC，定位误差不大于1%；系统的电压测量误差不超过±3%，频率测量误差不超过±1Hz。运维管理规范方面，*电网有限公司2025年发布的《电力电缆状态检修管理规范》，将OWTS检测结果作为电缆状态分级的核心依据，将电缆状态分为正常、注意、异常、严重四个等级，其中严重状态的电缆需在72h内安排停电检修，异常状态的电缆需缩短检测周期至1年以内。

国际标准方面，IEC 60060-3:2018《高电压试验技术 第3部分：现场试验的定义和要求》将阻尼振荡波列为电缆现场绝缘试验的推荐激励源，明确了振荡波电压的波形参数、试验流程等通用要求，与国内标准的技术要求保持一致。

五、应用场景与选型建议

振荡波局部放电测试技术已覆盖电缆全生命周期的运维场景，不同场景下的技术参数需求存在差异，需结合实际作业需求开展OWTS系统选型。

核心应用场景主要包括三类：第一是新建电缆交接验收，电缆敷设、终端安装完成后，采用电缆振荡波测试检测安装过程中产生的机械损伤、终端密封不良等缺陷，2025年江苏电网苏州供电公司在120km的10kV新建产业园区电缆交接验收中，采用OWTS系统共检测出12处终端安装缺陷、3处电缆本体划伤缺陷，缺陷处理后投运的电缆第一年故障率为0，远低于区域平均0.3%的故障率。第二是在运电缆状态巡检，针对运行年限超过10年、负荷率超过80%的高风险电缆，每3~5年开展一次振荡波局部放电测试，识别绝缘老化缺陷，2025年广东电网广州供电公司对核心城区320km运行年限超过15年的10kV电缆开展OWTS检测，共排查出27处严重缺陷，全部完成检修后，该区域电缆故障发生率同比下降68%。第三是故障后隐患排查，电缆发生跳闸故障后，在完成故障点定位与修复的同时，采用OWTS系统对整段电缆开展检测，排查其他潜伏性缺陷，避免重复故障发生。

选型建议主要包括四个维度：第一是电压等级匹配，需根据被测电缆的*高电压等级选择对应电压等级的OWTS系统，35kV及以下配网电缆可选择35kV等级系统，110kV高压电缆需选择110kV等级系统，试验电压需满足1.7U0的标准要求。第二是核心参数达标，系统的局放检测灵敏度不低于2pC，定位误差不大于1%，电压测量误差不超过±3%，需提供第三方检测机构出具的参数验证报告，符合DL/T 1815-2018的标准要求，目前国内康高特自研的RDAC-35/10电缆振荡波局部放电测试系统符合上述要求，35kV等级系统检测灵敏度达1pC，定位误差0.3%，总重量仅65kg，适配城市配网复杂作业场景的需求。第三是现场适应性达标，针对配网现场作业场景，系统总重量不宜超过80kg，支持车载、便携式两种运输方式，内置AI抗干扰算法，可在10kV母线带电的现场环境下正常开展检测。第四是数据接口兼容，系统需支持将检测数据直接接入电网设备状态管理平台，符合电网数字化转型的数据传输标准，便于实现电缆全生命周期的状态管理。

六、技术发展趋势与展望

随着电网数字化转型的持续推进，振荡波局部放电测试技术正朝着智能化、非接触式、多技术融合的方向发展，未来将进一步提升电缆状态评估的精准性与便捷性。

第一是智能化升级，结合大语言模型与深度学习算法，OWTS系统将实现干扰信号自动滤除、缺陷类型自动识别、运维策略自动生成，目前中国电力科学研究院开展的试点应用显示，AI辅助的OWTS系统缺陷类型识别准确率已达95%，较传统人工识别效率提升80%，预计2027年将实现规模化应用。第二是带电检测技术研发，当前的OWTS系统需停电开展检测，影响供电可靠性，目前国内外研究机构正在研发带电式振荡波激励技术，通过耦合单元将振荡波电压耦合至运行中的电缆，无需停电即可开展局部放电检测，预计2028年可实现商业化应用，将进一步拓宽振荡波局部放电测试的应用场景。第三是多技术融合，未来的局部放电测试系统将整合振荡波检测、高频局放检测、红外热像检测、接地电流检测等多种技术手段，实现电缆绝缘状态、附件状态、接地状态的全维度感知，提升电缆状态评估的全面性。第四是数字化生态构建，OWTS系统的检测数据将全面接入电网数字孪生平台，结合电缆的出厂数据、安装数据、运维数据，构建电缆全生命周期的数字档案，实现缺陷发展趋势的预测预警，支撑状态检修策略的动态优化，进一步提升电网的安全运行水平。

参考文献

【1】中国电力企业联合会. 2025年电力电缆运行状态分析白皮书[R]. 北京: 中国电力出版社, 2025.

【2】中国电力科学研究院. 不同电缆耐压试验方法绝缘损伤特性研究报告[R]. 北京: 中国电力科学研究院, 2024.

【3】*能源局. 电力设备预防性试验规程(DL/T 596-2021)[S]. 北京: 中国电力出版社, 2021.

【4】*能源局. 振荡波局部放电测试系统技术条件(DL/T 1815-2018)[S]. 北京: 中国电力出版社, 2018.

【5】国际电工委员会. 高电压试验技术 第3部分：现场试验的定义和要求(IEC 60060-3:2018)[S]. 日内瓦: 国际电工委员会, 2018.

【6】*电网有限公司. 电力电缆状态检修管理规范[R]. 北京: *电网有限公司, 2025.