局部放电缺陷检测典型案例和图谱库

电缆线路局部放电缺陷检测典型案例（第一版）案例1：高频局放检测发现10kV电缆终端局部放电（1）案例经过2010年5月6日，利用大尺径钳形高频电流传感器配Techimp公司PDchenk局放仪，在某分界小室内的10kV电缆终端进行了普测，发现1-1路电缆终端存在局部放电信号，随后对不同检测位置所得结果进行对比分析，初步判断不同位置所得信号属于同一处放电产生的局放信号，判断为电缆终端存在局放信号。2010年6月1日通过与相关部门协调对其电缆终端进行更换，更换后复测异常局放信号消失。更换下来的电缆终端经解体分析发现其制作工艺不良，是造成局放的主要原因。（2）检测分析方法测试系统主机和软件采用局放在线检测系统，采用电磁耦合方法作为大尺径高频传感器的后台。信号采集单元主要有高频检测通道、同步输入及通信接口。高频检测通道共有3个，同时接收三相接地线或交叉互联线上采集的局部放电信号，采样频率为100MHz，带宽为16kHz~30MHz，满足局部放电测试要求。同步输入端口接收从电缆本体上采集的参考相位信号，通过光纤、光电转换器与电脑的RS232串口通信，将主机中的数据传送至电脑中，从而对信号进行分离、分类及放电模式识别。利用局部放电测试系统，在实验电缆中心导体处注入图1-1的脉冲信号，此传感器可直接套在电缆屏蔽层外提取泄漏出来的电磁波信号，在电缆中心导体处注入脉冲信号，耦合到的信号如图1-2所示。图1-1输入5ns脉冲信号图1-2输入5ns脉冲信号响应信号将传感器放置不同距离时耦合的脉冲信号如图1-3所示。距电缆终端不同距离耦合的脉冲信号随其距离的增长而减小（见图1-4），这样就可以判断放电是来自开关柜内还是线路侧。a）距电缆终端0.1mb）距电缆终端1.5m图1-3局部放电系统的耦合信号图1-4不同位置耦合的脉冲信号2010年5月6日，在某分界小室内的10kV电缆终端进行了普测，在距离1-1路进线电缆0.5m和1.0m处分别发现局放信号，测试结果如图1-5及图1-6所示。可见利用大尺径高频电流传感器，发现在0.5m处存在局部放电相位特征的放电波形，幅值为190mV，在1.0m处存在具有局部放电相位特征的放电波形，幅值为120mV；在距离电缆终端1.0m处的局部放电信号相对于0.5m处的信号有明显衰减；2个信号波形和相位图谱分布相似，有可能属于同一处放电产生的局放信号，初步判断电缆终端存在局放信号。a)单个脉冲波形b)局部放电信号相位图谱图1-5距电缆终端0.5m处测试结果a)单个脉冲波形b)局部放电信号相位图谱图1-6距电缆终端1.0m处测试结果2010年6月1日通过更换此电缆终端头后，再对该电缆进行复测，放电信号消失。对该电缆终端头进行解体分析时，发现密封胶涂抹位置不对，半导电层剥削不规整，护套应力锥形状不规整，局部有凸起，电缆终端解体情况如图1-7所示。a）电缆铠装与接地线涂抹密封胶b）B相半导电层剥削不规整c)C相半导电层剥削不规整d)护套应力锥形状不规整图1-7电缆终端解体照片（3）经验体会大尺径高频传感器测试法可以在现场较有效地检测出10kV配电电缆终端局放，减少因安装工艺或电缆劣化导致的突发性事故的发生，值得进一步推广应用。特别是针对配合地电波和超声波带电测试过程中发现异常的开关柜进行检测，可促进安装工艺的提高和避免电缆因长期运行逐渐劣化引起突发性事故的发生。（本案例由原北京市电力公司试验研究院提供）案例2：多局放方法综合检测出主变变联GIS侧110kV终端接头缺陷（1）案例经过自2001年以来，北京电网中美国G＆W公司金属应力锥式的终端共发生4次故障，都发生了强烈的爆炸，甚至引燃外泄的变压器油，造成了较大的损失。为排查电网中电缆运行的安全隐患，2010年，电缆公司对北京电网在运的G＆W电缆终端进行了局放普测。2010年1月11日，电缆公司使用TechImp局放测试仪对某站3＃变变联GIS侧110kV终端接头进行状态检测时发现，A相接地线上发现异常信号，幅值为680mV，具有放电衰减特征，第二天，电缆公司进行了PDCheck局放测试仪等多种设备联合复测，复测结果显示，该站3＃变变联GIS侧110kV终端存在较大局放量。随后，公司对该接头安排了切改。（2）检测分析方法2010年1月12日，电缆公司综合应用TechImp局放检测仪、超高频局部放电诊断装置、频谱分析仪、超声波局放探测仪四种手段，对该站3＃变变联GIS侧110kV终端进行局放检测，A相发现较大幅值异常信号，且四种检测设备的测试结果基本一致。局放测试结果分别如表2-1至表2-4。表2-1PDCheck局放测试仪结果信号采集处检测结果结论A相接地线相位图谱分类图谱异常：信号具有180度相位关系和脉冲衰减特征。等效频率在2MHz～5MHz区间，单个脉冲在0~10MHz间具有宽频段分布特征。平均放电量680mV，最大放电量超过2V。小结：A相幅值最大，平均放电量脉冲波形脉冲频谱680mV，最大放电量超过2V，波形具有脉冲衰减特征。表2-2超高频局部放电诊断装置结果相别监测数据结果A相具有明显放电特征表2-3频谱分析仪结果信号采集处频谱测试特征描述A相频域信号时域信号在0-1.5GHz频段存在高频信号成分，且有时域特征。表2-4超声波局放探测仪结果现象位置（示意图）在终端法兰盘与护层保护器的连接螺栓上听到A相有明显的噼啪声，幅值17dB。B、C相无明显异常。2010年1月12日，公司对发现局放的终端接头进行切改，并将此接头在北京某实验室进行检测。该实验室配置PE屏蔽大厅、HAEFFLY耐压和局放试验设备，背景噪音0.1pC。对A相电缆终端加压，从零逐步升压至1.0Uo(64kV)，出现局放现象，PD800pC。各种局放测试试验图像如表2-5。表2-5测试图像试验电压及图像试验设备名称Techimp超高频局部放电诊断装置（DMS）超声频谱仪分析仪64.2kV（PD800pC）放电图谱特征图谱放电波形图频图谱专家系统识别图测试数据描述：信号具有180°对应关系，波形具有典型脉冲衰减特性，频率范围分布分别为1-4MHz,12-14MHz,95%放电量为129mV。具有明显放电特征法兰上、下端面螺栓上能听到1dB的明显放电声频域（0-3GHz）时域（中心频率100MHz）在实验室无干扰的环境下，验证该终端头本体确实存在较大的局放现象。随后对该电缆终端进行解剖分析，检查终端内油压、密封性、螺栓的紧固度、终端尺寸及各部件安装位置、内部带材等方面，主要发现情况如图2-1~图2-6。图2-1密封横膈膜缺口图2-2PVC带脱落图2-3油中白色絮状物质图2-4应力锥区段放电点图2-5补偿海绵情况图2-6金属护套变形经实验室验证和解剖分析，确认该终端存在局放性质缺陷，也充分说明采用PDCheck等多种手段对电缆进行测试，可以多方验证局放测试结果，有效掌握设备运行状况，进一步指导公司的状态检修。（3）经验体会1）局放测试能有效排查运行中电缆附件缺陷，并进一步指导生产，确保电缆网运行安全，提升设备检修效益。2）多元化、多手段检测技术配合使用，可综合诊断多种特征参数，正确判断异常信号，提升状态检修工作的可行性、可靠性。（本案例由原北京市电力公司电缆公司提供）案例3：高频局放检测出电缆GIS终端应力锥内部缺陷北京市电力公司在总结分析了北京地区G&W终端故障的基础上，于2009年3～4月期间，为查明该金属应力锥结构电缆终端故障原因，结合宣武门变电站2#变变联电缆变压器终端击穿故障，对击穿及部分退出运行的G&W终端进行了实验室测试、解剖，研究分析了局放、结构尺寸、绝缘材料特性等，联系国内历次故障情况，综合气温、油压等相关因素深入查找发生故障的根本原因。故障统计分析表明，安装在我国北方地区、受气候影响大的环境中的G&W金属应力锥终端较易发生故障，且故障一般发生在冬季。我国南方四川、广西、贵州、广东等地也运行有部分该结构终端，但未见有故障记录。国内其他城市如太原、榆林、南京等我国北方城市发生的16次故障都在12月～3月期间发生，且一、二月份是高危时段。根据故障统计规律，可以判定：安装在我国北方地区、受气候影响大的环境中的G&W金属应力锥终端较易发生故障；故障线路多是较小截面电缆；且故障一般发生在冬季、初春的低负载率时段；故障点都位于半导电管的上端口；故障伴随有强烈的爆炸。2010年1月，北京市电力公司组织成立了G&W终端后续分析小组，对牛宣、崇文门3#变、井单一、崇单线路退下的共计18只G&W终端进行跟踪研究。在电缆厂屏蔽实验室用IEC标准精确地进行定性和定量分析。对比现场测试结果和试验室内的测试结果，提高对设备的认识、积累经验。之后将电缆终端解体分析，对终端内的各个组成部分如绝缘油、带材等的检查和分析试验，找到产生局放的部位、研究局放发生的机理，观察不同放电量下电缆终端内材质的表现，总结其运行特点和局放在该终端内的发展过程，为下一步制定G&W终端检修方案打下基础。现场带电检测：110kV崇文门3#变（GIS终端）在崇文门GIS侧A相上检测到异常放电信号，信号具有180°对应关系，波形具有典型脉冲衰减特性，频率范围分布分别为2-4MHz，12-14MHz，95%放电量为129mV。检测图谱如下所示。图3-1相位图谱、放电脉冲波形以及对应的频图谱试验室对比：110kV崇文门3#变（GIS终端）试验温度在9—9.5℃时，仅加压至1.0U0（64kV）时A相GIS侧终端即有高于800pc的放电量。试验室测试结果验证了现场测试得出的结论，即该终端确实存在安全隐患。终端解剖分析案例：110kV崇文门3#变经解剖发现：应力锥区段内绝缘，自半导电断口向上38mm，有一处明显放电点，直径为5mm。在半导电管断口向上360mm范围内有黑色、黑黄色痕迹，且有PVC包带纹路。解剖照片如下图所示：(c)放电波形（b）分类图谱（d）放电频谱（a）放电图谱图3-1电缆终端解剖后缺陷部位（本案例由原北京市电力公司试验研究院提供）案例4：超声超高频联合检测出220kV电缆终端连接部放电（1）案例经过2010年6月28日，上海市电力公司下属超高压输变电公司对世博园区内的220kV连云站进行局放例行检测，在220kVGIS室测试过程中发现室内空间超高频信号明显，经定位分析发现信号来自2#主变220kV电缆筒体B相的筒体与电缆终端连接部位。（2）检测分析方法采用PDS-G1500声电联合局放测试与定位系统。将超声传感器布置在B相筒体下端电缆终端的交界面上，测得对应的超声和超高频信号。相关图片分别如图4-1～图4-3所示。图4-1超高频初步判断信号大致位置图4-2超声辅助定位图4-3相互对应的超声和超高频信号可以看出，超高频和超声信号一一对应，超高频信号幅值很强，超声信号幅值较小。展开后可以看到声电信号起始沿时差约为200us，考虑到超声在SF6气体内的传播速度，局放源应该在超声传感器所在位置附近50cm的范围内。处理过程：目前该信号正在连续跟踪监测，测试中发现，该部位局放信号在时间上呈现间歇性，测试期间在12时～13时信号突然消失，消失了近一个小时后又出现稳定的局放信号，信号特征参下图4-4。图4-4连续监测放电信号由多周期信号相位分布特征可以看到，工频正负半周期的局放脉冲基本对称，每个半周内有4～5个脉冲，脉冲间距较宽。此类信号有可能是绝缘内部气隙放电或者悬浮电位放电，放电有间歇性，放电信号幅值较强。（3）经验体会现场缺陷放电往往具有间歇性特点，使得局放检测和诊断的难度较高。声电联合定位可以有效地排除干扰，确认缺陷放电的具体部位。本缺陷待安排停电解体验证后进一步分析局放产生的原因。（本案例由原上海市电力公司超高压输变电公司提供）案例5：高频局放检测出110kV电缆本体缺陷（1）案例经过2009年7月，维试人员在常规局放在线检测工作中，发现某110kV双回电缆线路本体多处出现局部放电信号，遂对该双回线路进行长期局放检测，发现一条线路局放量有明显上升迹象，考虑到设备的安全可靠运行，对该条线路进行全线更换，通过解剖发现该条电缆线路的外