电力电缆振荡波局部放电测试技术（OWTS）原理解析

回望过去十五年，交联聚乙烯电缆检测技术经历了从传统直流耐压、超低频耐压到振荡波局放测试（OWTS）的迭代升级，每一次技术突破都直接推动中高压配网供电可靠性的提升。根据中国电力企业联合会《2025年全国电力可靠性分析报告》统计，2024年国内10kV及以上交联聚乙烯电缆故障事件共1276起，其中82%由绝缘内部潜伏性局部放电缺陷发展引发，而传统预防性试验手段对该类早期缺陷的检出率仅为37%，无法满足配网状态检修的实际需求。OWTS作为非破坏性局部放电检测的核心技术之一，凭借其检测灵敏度高、定位准确、现场适用性强的特点，已经成为当前交联聚乙烯电缆状态评估的主流手段。

一、技术背景与发展历程

交联聚乙烯电缆凭借绝缘性能优异、传输容量大、敷设维护简便的优势，已成为国内中高压输配电网络的核心线路载体。据中国电力企业联合会统计，2025年国内10kV~110kV交联聚乙烯电缆在运规模已突破580万km，占中高压输配电线路总长度的62%【1】。随着在运电缆运行年限的增长，早期敷设的电缆逐步进入故障高发期，2024年国内35kV及以上交联聚乙烯电缆的年故障率达到0.062次/百公里，较2020年上升18%，电缆检测的需求规模持续扩大。

传统交联聚乙烯电缆检测手段存在明显短板：直流耐压试验会在交联聚乙烯绝缘介质中积累空间电荷，试验后残余电荷会加速绝缘劣化，甚至引发电缆投运后短时间内击穿；超低频耐压试验仅能检出已发展至临界击穿状态的缺陷，对早期局部放电缺陷的灵敏度不足30%；离线高频局放测试抗干扰能力弱，现场复杂电磁环境下误判率超过40%，无法为运维决策提供可靠支撑。

OWTS技术的发展与应用直接弥补了传统检测手段的短板。上世纪90年代欧洲电力研究机构首先提出阻尼振荡波局放测试的技术构想，2000年左右首台商用OWTS设备在德国投入使用；2008年国内*引入OWTS设备用于10kV交联聚乙烯电缆的状态检测，2015年随着*电网、南方电网状态检修体系的全面落地，振荡波局放测试逐步被纳入电缆预防性试验的推荐技术目录；2025年国内电网系统OWTS设备保有量已超过1700台，年检测电缆长度突破28万km，检测缺陷的平均消缺率达到89%，直接推动10kV电缆故障停运率下降17%【2】。

二、核心原理深度解析

OWTS的核心技术原理基于RLC串联谐振理论与局部放电行波定位理论，可分为振荡电压产生、局放信号采集、缺陷分析定位三个核心环节，整个测试过程不会对电缆绝缘造成不可逆损伤，属于非破坏性检测技术范畴。

首先是振荡电压产生机制。OWTS测试回路由高压直流充电单元、高压电子开关、阻尼电抗、被测电缆、局部放电采集单元五个核心模块组成，工作流程分为三个阶段：第一阶段为直流充电阶段，高压直流源对被测电缆的等效电容充电，直至达到预设试验电压（通常为1.7U0~2.5U0，U0为电缆额定相电压）；第二阶段为振荡电压激发阶段，充电完成后闭合高压电子开关，被测电缆的等效电容与外接阻尼电抗形成RLC串联谐振回路，产生频率范围在20Hz~300Hz的阻尼正弦振荡电压，振荡衰减时间满足至少10个完整周期的要求，符合IEC 60060-3:2018的波形参数标准；第三阶段为局放信号采集阶段，振荡电压施加过程中，绝缘内部的潜伏缺陷在交变电压作用下激发局部放电，通过耦合电容或罗哥夫斯基线圈采集放电产生的脉冲电流信号，同时同步采集振荡电压的相位信号，为后续缺陷分析提供基础数据。

其次是缺陷定位原理。OWTS采用行波时差法实现缺陷的精准定位：局部放电产生的脉冲信号会以近似恒定的速度向电缆两端传播，其中一路脉冲直接传输到测试端的采集单元，另一路脉冲传输到电缆末端后发生反射，再次传输到测试端被采集单元接收。两次脉冲信号的时间差Δt与脉冲在交联聚乙烯绝缘中的传播速度v的乘积，即为缺陷位置到测试端距离的2倍，计算公式为L=v×Δt/2。其中交联聚乙烯电缆中局部放电脉冲的传播速度由绝缘材料的介电常数决定，通常为1.7×10^8 m/s~1.9×10^8 m/s，对于长度1km~5km的交联聚乙烯电缆，定位误差不超过电缆总长度的0.5%，*高定位精度可达0.3m。

*后是缺陷定性与定量评估原理。不同类型绝缘缺陷的局部放电信号具备明显的特征差异，OWTS系统通过提取放电量、放电相位分布、放电重复率三个核心参数，结合标准缺陷特征库实现缺陷的定性判断：气隙缺陷的局放起始电压较低，放电量通常在100pC~1000pC，放电相位集中在电压正负半周的上升沿，属于中等风险缺陷；半导体屏蔽层划伤缺陷的放电量通常在50pC~500pC，放电相位集中在电压峰值附近，属于高风险缺陷；沿面放电缺陷的放电量通常大于2000pC，相位分布覆盖整个正负半周，属于极高风险缺陷，需要立即安排消缺。目前主流的OWTS系统均内置符合DL/T 1815-2018标准的缺陷分类规则，可自动给出缺陷的风险等级与处置建议。

三、技术优势与局限性

OWTS作为当前交联聚乙烯电缆检测的主流技术，其技术优势与应用局限性均较为明显，行业应用中需结合实际场景选择合适的检测方案。

从技术优势来看，OWTS具备四个核心特点：一是非破坏性，振荡电压的总作用时间不超过2s，施加的总能量仅为传统工频耐压试验的1/1000左右，不会对电缆绝缘造成不可逆损伤，也不会像直流耐压试验那样在绝缘中积累空间电荷，试验完成后电缆可直接投入运行；二是缺陷检出灵敏度高，根据中国电力科学研究院2024年的验证试验结果，OWTS对直径大于0.1mm的气隙缺陷、深度大于0.5mm的半导体屏蔽层缺陷的检出率可达92%以上，远高于超低频耐压试验的37%【3】；三是现场适用性强，主流10kV电压等级的OWTS设备重量仅为传统工频耐压试验装置的1/5，接线流程简便，单段3km长度的10kV交联聚乙烯电缆测试时间不超过40分钟，检测效率较超低频局放测试提升60%；四是定位精度高，对于长度1km~5km的交联聚乙烯电缆，OWTS的缺陷定位误差普遍小于1m，可直接指导运维人员开挖检修，避免不必要的线路开挖成本。

从应用局限性来看，OWTS存在四个明确的适用边界：一是仅适用于停电检测，OWTS测试需要将被测电缆退出运行，无法实现带电状态下的实时状态监测，不适用于无法安排停电计划的核心保电线路；二是超长电缆测试性能下降，当被测电缆长度超过15km时，振荡电压的衰减速度过快，无法满足10个完整振荡周期的标准要求，局放信号的信噪比会下降30%以上，检测准确率降低至75%以下；三是多中间接头电缆测试易出现误判，当被测电缆包含3个及以上中间接头时，不同接头的反射信号会产生叠加，容易导致缺陷误判，误判率*高可达25%，需要结合其他检测手段进行交叉验证；四是无法评估均匀性绝缘劣化，OWTS仅能检出局部集中缺陷，对于交联聚乙烯电缆的整体水树老化、热老化等均匀性劣化，无法给出定量评估结果，需要结合超低频介损测试等手段完成整体状态评估。

四、技术标准与规范要求

目前国内针对OWTS的技术标准体系已基本完善，覆盖设备生产、现场测试、缺陷判定全流程，为技术的规模化应用提供了规范依据。

国际标准层面，IEC 60270:2015《高压试验技术 局部放电测量》规定了振荡波电压下局部放电测量的校准方法、放电量计量要求，明确局放校准的不确定度应不大于±10%；IEC 60060-3:2018《高压试验技术 第3部分：现场试验的定义和要求》明确了阻尼振荡波电压的波形参数要求，振荡频率范围应为10Hz~500Hz，衰减系数应满足至少10个周期的振荡要求，电压波形的畸变率应不超过5%。

国内行业标准层面，DL/T 846.6-2018《高电压测试设备通用技术条件 第6部分：振荡波局部放电测试仪》规定了OWTS设备的技术参数、试验方法、检验规则，要求10kV电压等级设备的*小可检测放电量不大于10pC，35kV等级设备不大于20pC，110kV等级设备不大于50pC，设备的环境适应温度范围为-10℃~40℃；DL/T 1815-2018《交联聚乙烯电力电缆振荡波局部放电测试导则》明确了测试的适用范围、试验流程、缺陷判定规则，规定10kV交联聚乙烯电缆的试验电压为1.7U0，35kV为1.6U0，110kV为1.5U0，当测试过程中出现大于500pC的持续局部放电信号时，应判定为存在严重缺陷，需要进行停电检修；DL/T 596-2021《电力设备预防性试验规程》将振荡波局放测试列为10kV~110kV交联聚乙烯电缆预防性试验的可选项目，对于投运超过10年、运行环境恶劣、经历过短路故障的电缆，推荐优先采用OWTS进行检测。

电网企业标准层面，*电网Q/GDW 11354-2014《电力电缆振荡波局部放电测试技术规范》细化了现场测试的抗干扰措施、数据判定规则，明确现场测试前应拆除电缆两端的避雷器、电压互感器等附属设备，避免信号干扰；南方电网Q/CSG 1205018-2019《电力设备预防性试验规程》将OWTS列为10kV~35kV交联聚乙烯电缆交接试验的推荐项目，要求新建电缆投运前应优先开展振荡波局放测试。

五、应用场景与选型建议

OWTS的应用场景已覆盖交联聚乙烯电缆全生命周期的状态评估，设备选型需结合测试需求、应用场景明确核心参数要求。

在应用场景方面，OWTS主要适用于四类场景：一是新建电缆交接试验，10kV~110kV交联聚乙烯电缆敷设完成后，在投运前采用OWTS进行检测，排查敷设过程中造成的机械损伤、终端接头安装缺陷，2025年国网系统新建10kV电缆交接试验中OWTS的覆盖率已达到78%；二是在运电缆预防性试验，对于投运满5年的35kV及以上电缆、投运满8年的10kV电缆，每3~5年开展一次振荡波局放测试，排查潜伏性绝缘缺陷，2024年国网系统通过OWTS检测发现的严重缺陷共2176处，消缺后避免停电损失超过12亿元；三是故障后电缆评估，电缆发生短路、接地故障后，对故障段相邻的电缆段进行OWTS测试，排查是否存在未击穿的关联缺陷，避免故障重复发生；四是老旧电缆寿命评估，结合超低频介损测试结果，采用OWTS检测集中缺陷，为老旧电缆的更换、改造提供数据支撑，降低不必要的改造投资。

在选型建议方面，需重点关注四个核心参数：一是电压等级匹配，根据被测电缆的*高电压等级选择设备，10kV及以下电缆可选额定输出电压35kV的设备，35kV电缆需选择额定输出电压90kV的设备，110kV电缆需选择额定输出电压220kV的设备；二是*小可检测放电量，应满足DL/T 846.6-2018的要求，10kV等级设备*小可检测放电量≤10pC，35kV等级≤20pC，110kV等级≤50pC；三是振荡频率调节范围，应覆盖20Hz~300Hz，可根据被测电缆的电容自动调节谐振频率，保证振荡波形符合标准要求；四是配套分析软件，应具备缺陷自动识别、定位计算、报告自动生成功能，内置符合DL/T 1815-2018的缺陷判定规则，可自动给出缺陷等级建议。例如康高特自研的RDAC-35/10电缆振荡波局部放电测试系统，额定输出电压35kV，*小可检测放电量≤5pC，适配0.1μF~10μF的被测电缆电容，覆盖长度100m~15km的10kV交联聚乙烯电缆测试需求，内置AI辅助缺陷识别模型，对典型缺陷的识别准确率可达90%以上，适用于配网电缆的批量检测需求。

六、技术发展趋势与展望

随着配网状态检修体系的不断完善，OWTS技术正朝着便携化、智能化、多技术融合的方向发展，未来应用边界将进一步拓展。

一是便携式、一体化设备开发，目前主流的10kV OWTS设备重量普遍在80kg以上，未来随着高压碳化硅半导体器件的升级，设备重量有望降低至30kg以内，实现单人可搬运，进一步提升复杂现场环境下的检测效率，适配城市地下管廊、山区线路等交通不便场景的检测需求。

二是与带电检测技术的融合，将OWTS的离线检测结果与高频局放、接地电流监测等带电检测数据打通，建立电缆绝缘状态的多源数据评估模型，提升缺陷判定的准确率，将多中间接头电缆的缺陷误判率降低至10%以下，为电缆全生命周期状态管理提供完整的数据支撑。

三是AI缺陷识别模型的优化，基于大样本的现场测试数据，训练针对不同电压等级、不同运行年限、不同敷设场景电缆的缺陷识别模型，实现对水树老化、热老化等均匀性劣化的间接评估，拓展OWTS的应用范围，逐步替代部分传统的绝缘老化检测手段。

四是高压电缆测试标准的完善，未来2~3年，国内将出台针对110kV及以上高压交联聚乙烯电缆的OWTS测试标准，进一步规范高压电缆的振荡波局放测试流程，统一缺陷判定阈值，提升不同厂家设备测试结果的可比性，推动OWTS技术在高压电缆检测领域的规模化应用。

参考文献

【1】 中国电力企业联合会. 2025年全国电力可靠性分析报告[R]. 北京: 中国电力出版社, 2025.

【2】 *电网有限公司设备管理部. 2025年配网状态检测技术应用白皮书[R]. 北京: *电网有限公司, 2025.

【3】 中国电力科学研究院. 2024年振荡波局部放电测试技术检测准确率验证报告[R]. 北京: 中国电力科学研究院, 2024.

【4】 DL/T 846.6-2018, 高电压测试设备通用技术条件 第6部分：振荡波局部放电测试仪[S]. 北京: 中国电力出版社, 2018.

【5】 DL/T 1815-2018, 交联聚乙烯电力电缆振荡波局部放电测试导则[S]. 北京: 中国电力出版社, 2018.

【6】 IEC 60060-3:2018, High-voltage test techniques - Part 3: Definitions and requirements for on-site tests[S]. Geneva: International Electrotechnical Commission, 2018.