局部放电缺点检测典型案例和图谱库.docx
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局部放电缺点检测典型案例和图谱库
电缆线路局部放电缺点检测典型案例
（第一版）
案例1：
高频局放检测发觉10kV电缆终端局部放电
（1）案例通过
2020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，发觉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照分析，初步判定不同位置所得信号属于同一处放电产生的局放信号，判定为电缆终端存在局放信号。
2020年6月1日通过与相关部门和谐对其电缆终端进行改换，改换后复测异样局放信号消失。
改换下来的电缆终端经解体分析发觉其制作工艺不良，是造成局放的要紧缘故。
（2）检测分析方式
测试系统主机和软件采纳局放在线检测系统，采纳电磁耦合方式作为大尺径高频传感器的后台。
信号搜集单元要紧有高频检测通道、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搜集的局部放电信号，采样频率为100MHz，带宽为16kHz~30MHz，知足局部放电测试要求。
同步输入端口接收从电缆本体上搜集的参考相位信号，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加而减小（见图1-4），如此就能够够判定放电是来自开关柜内仍是线路侧。
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
2020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处别离发觉局放信号，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，发此刻0.5m处存在局部放电相位特点的放电波形，幅值为190mV，在1.0m处存在具有局部放电相位特点的放电波形，幅值为120mV；在距离电缆终端1.0m处的局部放电信号相关于0.5m处的信号有明显衰减；2个信号波形和相位图谱散布相似，有可能属于同一处放电产生的局放信号，初步判定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m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m处测试结果
2020年6月1日通过改换此电缆终端头后，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，发觉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，电缆终端解体情形如图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）体会体会
大尺径高频传感器测试法能够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致使的突发性事故的发生，值得进一步推行应用。
专门是针对配合地电波和超声波带电测试进程中发觉异样的开关柜进行检测，可增进安装工艺的提高和幸免电缆因长期运行慢慢劣化引发突发性事故的发生。
（本案例由原北京市电力公司实验研究院提供）
案例2：
多局放方式综合检测出主变变联GIS侧110kV终端接头缺点
（1）案例通过
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，乃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平安隐患，2020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。
2020年1月11日，电缆公司利用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觉，A相接地线上发觉异样信号，幅值为680mV，具有放电衰减特点，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）检测分析方式
2020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腕，对该站3＃变变联GIS侧110kV终端进行局放检测，A相发觉较大幅值异样信号，且四种检测设备的测试结果大体一致。
局放测试结果别离如表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
脉冲波形脉冲频谱
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。
2020年1月12日，公司对发觉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耐压和局放实验设备，背景噪音。
对A相电缆终端加压，从零慢慢升压至（64kV），显现局放现象，PD>800pC。
各类局放测试实验图像如表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
（PD>
800pC）
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，要紧发觉情形如图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补偿海绵情形图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点，也充分说明采纳PDCheck等多种手腕对电缆进行测试，能够多方验证局放测试结果，有效把握设备运行状况，进一步指导公司的状态检修。
（3）体会体会
1）局放测试能有效排查运行中电缆附件缺点，并进一步指导生产，确保电缆网运行平安，提升设备检修效益。
2）多元化、多手腕检测技术配合利用，可综合诊断多种特点参数，正确判定异样信号，提升状态检修工作的可行性、靠得住性。
（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终端应力锥内部缺点
北京市电力公司在总结分析了北京地域G&W终端故障的基础上，于2020年3～4月期间，为查明该金属应力锥结构电缆终端故障缘故，结合宣武门变电站2#变变联电缆变压器终端击穿故障，对击穿及部份退出运行的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形，综合气温、油压等相关因素深切查找发生故障的全然缘故。
故障统计分析说明，安装在我国北方地域、受气候阻碍大的环境中的G&W金属应力锥终端较易发生故障，且故障一样发生在冬季。
我国南方四川、广西、贵州、广东等地也运行有部份该结构终端，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。
依照故障统计规律，能够判定：
安装在我国北方地域、受气候阻碍大的环境中的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；且故障一样发生在冬季、早春的低负载率时段；故障点都位于半导电管的上端口；故障伴随有强烈的爆炸。
2020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标准精准地进行定性和定量分析。
对照现场测试结果和实验室内的测试结果，提高对设备的熟悉、积存体会。
以后将电缆终端解体分析，对终端内的各个组成部份如绝缘油、带材等的检查和分析实验，找到产生局放的部位、研究局放发生的机理，观看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进展进程，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相上检测到异样放电信号，信号具有180°对应关系，波形具有典型脉冲衰减特性，频率范围散布别离为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、放电脉冲波形和对应的频图谱
实验室对照：
110kV崇文门3#变（GIS终端）
实验温度在9—9.5℃时，仅加压至（64kV）时A相GIS侧终端即有高于800pc的放电量。
实验室测试结果验证了现场测试得出的结论，即该终端确实存在平安隐患。
终端解剖分析案例：
110kV崇文门3#变
经解剖发觉：
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。
解剖照片如以下图所示：
图3-1电缆终端解剖后缺点部位
（本案例由原北京市电力公司实验研究院提供）
案例4：
超声超高频联合检测出220kV电缆终端连接部放电
（1）案例通过
2020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室测试进程中发觉室内空间超高频信号明显，经定位分析发觉信号来自2#主变220kV电缆筒体B相的筒体与电缆终端连接部位。
（2）检测分析方式
采纳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壤面上，测得对应的超声和超高频信号。
相关图片别离如图4-1～图4-3所示。
图4-1超高频初步判定信号大致位置图4-2超声辅助定位
图4-3彼此对应的超声和超高频信号
能够看出，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。
展开后能够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周围50cm的范围内。
处置进程：
目前该信号正在持续跟踪监测，测试中发觉，该部位局放信号在时刻上呈现间歇性，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显现稳固的局放信号，信号特点参以下图4-4。
图4-4持续监测放电信号
由多周期信号相位散布特点能够看到，工频正负半周期的局放脉冲大体对称，每一个半周内有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悬浮电位放电，放电有间歇性，放电信号幅值较强。
（3）体会体会
现场缺点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。
声电联合定位能够有效地排除干扰，确认缺点放电的具体部位。
本缺点待安排停电解体验证后进一步分析局放产生的缘故。
（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电缆本体缺点
（1）案例通过
2020年7月，维试人员在常规局放在线检测工作中，发觉某110kV双回电缆线路本体多处显现局部放电信号，遂对该双回线路进行长期局放检测，发觉一条线路局放量有明显上升迹象，考虑到设备的平安靠得住运行，对该条线路进行全线改换，通过解剖发觉该条电缆线路的外半导电屏蔽表面已发觉多处严峻放电痕迹，成功的幸免了一路运行故障的发生。
（2）检测分析方式
110kV某双回电缆线路（以下简称“电缆A”和“电缆B”）于2007年9月投运，型号为YJLW03-1×630mm2，回路长度2663m，全线两组交叉换位段。
2020年7月，维试人员采纳局放检测设备（如图5-1所示），在常规局放检测工作中，在电缆A的2号、3号和4号换位箱和电缆B的2号换位箱发觉了局放信号（典型信号图谱如图5-2、图5-3所示），通过信号分析判定局放位于电缆本体上。
2020年7月底、12月和2020年4月，对该双回电缆线路进行局放复测，均在本体不同部位检测到局放信号，信号特点为：
发生密度较低，信号不持续、不均匀。
图5-1检测设备
图5-2电脑软件显示的信号图谱图5-3示波器显示的信号图谱
综合四次局放测量结果，能够看出所有检测到的局放信号均出此刻低测量频率下，因此信号不是来自接头而是来自电缆本体，局放并非是长期持续放电，而且放电时刻没有必然的规律，因此，每次检测到的局放位置有所不同，每次测试没有在以前发生局放的地址从头检测出局放，不能代表上次测试出来的信号可不能显现。
依照所检测到的局放波形和反射波时刻，能够推定所检测到的局放属于多点散布，大小不定，发生密度不稳固和不持续的类型。
为增强信号判定的准确性，选用另一套CPDM-100T三通道局部放电测试仪，对该双回电缆线路进行在线局放检测，进行比对实验。
检测结果：
在电缆A的2号接头和电缆B的2号接头和4号接头周围发觉有局部放电信号。
图5-4CPDM-100T三通道局部放电测试仪
典型图谱：
2号接头
4号接头
局放信号
局放信号
图5-5电缆B2号接头及4号接头典型局放信号图谱
电缆B的2号接头信号经3PARD分离后取得的信号相位图：
图5-6电缆B2号接头信号相位图
信号具有明显的相位特点，符合局部放电特点。
且第1、2通道信号明显高于第3通道。
电缆B2号接头信号波形及在远端的反射：
图5-7电缆B2号接头信号波形及远端反射
电缆B4号接头信号具有明显的相位特性，与局部放电的特点相吻合。
图5-8电缆B4号接头信号波形及远端反射
（3）缺点处置
经太长期监测和不同测试设备的比对实验，发觉电缆B线路的局放信号量有明显上升的趋势，10个月期间局放量已经由21pC上升到1000pC，同时依照局放设备厂家提供的标准：
局放量达到100～300pC，要做出改换打算提案。
为确保线路平安运行，决定先对电缆B线路进行全线改换，采纳原拆原放方式。
将电缆B线路抽检解剖发觉，B相2号接头至3号接头间和3号接头至4号接头间本体的外半导电屏蔽表面放电痕迹明显，典型解剖图片如下：
1）剖开电缆金属护套后金属编织布表面图
2）剥除金属编织布后阻水层表面图
3）剥除阻水层后外半导电屏蔽表面图
4）金属护套波谷内表面显现放电痕迹照片
图5-9典型解剖图
（4）缺点分析
追溯电缆制造厂方生产记录和原材料记录，发觉用于阻水缓冲层的铜丝布带中，铜丝径及棉纱量异样：
1）铜丝布带厚度标准要求：
±0.02mm，实际值:
0.38mm，符合要求；
2）铜丝布带单位重量标准要求：
19±1g/M，实际值：
18.9g/M，符合要求；
3）铜丝布带中铜丝径标准要求：
±0.01mm/40根，实际值：
40根，即铜丝布带中的铜丝面积约减少32%
4）棉纱重量那么由标准的7.6g/M增加到11.4g/M，约增加%。
由于金属铜价钱的上涨，铜丝布带生产厂家提升了棉纱的用量减少铜丝的用量，由于铜丝布带的单位重量和厚度没有发生转变，造成材料验收时没被发觉异样。
在高压电缆结构中，半导电缓冲层处于电缆外半导电屏蔽层和铝护套之间，正常情形下，半导电缓冲层电阻很小，铝护套与外半导电屏蔽层近似为等电位，电缆电容电流由外半导电层透过缓冲层流到铝护套。
当缓冲层中铜丝布带的铜丝径变小，棉纱线量相对增加后，造成电缆外半导电屏蔽层和铝护套由于棉纱的隔离没有靠得住接触，铜丝被隐藏在棉纱之下，铝护套通过铜丝对外半导电屏蔽层的电阻急剧增加，当不接触长度增加到必然值时，外半导电屏蔽层上的电位慢慢增加到使铝护套和外半导电屏蔽层间的气隙放电电压时，在其间就形成局部放电，持续的火花放电会烧灼电缆外半导电屏蔽表面。
鉴于电缆A在本体多处发觉局放信号，信号强度最高达到150pC且与电缆B为同一批次生产电缆，决定对电缆A线路安排全线改换，改换后通过解剖，发觉电缆A本体显现与电缆B相同的放电痕迹。
随后，公司普查了上海地域所有110kV在运电缆线路，没有该电缆厂方生产的同批次电缆。
（本案例由原上海市电力公司超高压输变电公司提供）
案例6：
高频局放及振荡波局放、超低频介损联合检测出10kV路灯缆缺点
【线路名称】：
东风大道8#路变01柜——东风大道9#路变02柜10kV路灯缆
【线路长度】：
508m
【敷设方式】：
电缆沟
【投运年限】：
10年
【检测及诊断进程】：
5月20-21日，检测组对该条线路开展联合测试，该条线路属路灯供电专线电缆，运行方式为A、C相供电，B相作为冷备用状态，供电方式为昼停夜开。
检测组与5月20日晚对该条线路采纳TechImp公司的高频局放测试仪——PDcheck在首、末两头别离进行测试，首、结尾（东风大道9#路变02柜）测试结果如图6-1、6-2所示：
A相C相
图6-1东风大道9#路变02柜
C相
图6-2东风大道8#路变01柜
由于东风大道8#路变01柜处三相电缆距离过近，高频CT难以卡在A相本体上进行测量，因此在这一侧只能搜集A相信息。
从图6-1、2中能够看出，该条电缆C相存在必然程度的内部放电，但放电幅值不大。
为了定位局放源，咱们采纳OWTS进行离线诊断，其结果如图6-4所示。
从图6-4中能够看出，该条电缆的局放点超级集中，均为距离东风大道8#路变212m处的接头。
在U0电压下，其局放要紧集中在C相，局放起始电压（PDIV）为，放电幅值最大为180pC，放电次数为9次；A相局放起始电压（PDIV）为，放电幅值最大为130pC，放电次数为2次。
而在
范围内，其放电幅值、次数均急剧上升，A相最大值达到2379pC，C相最大放电幅值达到2000pC，必需及时处置。
结合PDcheck检测数据分析能够发觉，采纳OWTS进行离线局放诊断通过提升实验电压能够较好检出因绝缘内部缺点过于微小难以暴露在正常运行电压下的隐患。
图6-3东风大道8#路变振荡波测试现场
图6-4振荡波测试结果
为对该条电缆的整体绝缘老化状况进行评估，采纳超低频高精度介损测试系统VLF-sinus34进行超低频介损测试（见图6-5），其测试结果如表6-1所示。
图6-5东风大道8#路变超低频介损测试现场
表6-1东风大道8#-9#沌路电缆超低频介损测试结果
介损值
TanDelta
TanDelta
TanDelta
介损变化率DTD（）
超低频介损随时间稳定性VLF-TDStability（Uo下测得的标准偏差[10-3]）
介损平均值VLF-TD,Uo下[10-3]
A相（L1）
C相
（L3）
参考IEEE—2021送审稿的判据建议，该条电缆A、C相落入需“采取进一步测试”建议值范围。
说明该条电缆已存在较为严峻的老化。
联合综合诊断结果说明，该条线路存在较严峻缺点，制定检修策略为：
改换距离东风大道8#路变01柜212m处接头，并沿接头双侧部份改换20m电缆。
5月28日，赴疑似缺点现场进行消缺处置，打开电缆沟盖板后，发觉此段电缆为排管、电缆沟混合敷设方式，在采纳电缆识别仪对缺点电缆识别后，为确保平安，在距离疑似缺点接头1m处从外护套沿径向打入一接地钢钉，发觉有水渗出，在该处切割后发觉线芯严峻受潮（见图6-7）。
由于该段电缆双侧均为管群，考虑到后期实验室开展理化分析的要求，为避免在管群内拖拽损伤电缆接头，在距离中间接头一侧1m处开断后将另侧电缆从管群内抽出10m并进行开断（见图6-8），发觉该处电缆线芯仍然严峻含水，且铜屏蔽、铠装层严峻锈蚀。
图6-6疑似缺点电缆线路现场实物图
图6-7接头一侧1m处电缆剖面
图6-8接头对侧10m处电缆开断现场
在处缺完成后，工作组再次对该条线路进行阻尼振荡涉及超低频介损联合复测，测试结果说明，该条电缆局放异样点排除，介损值在正常范围之内，线路隐患得以排除。
（本案例由湖北省电力公司电力科学研究院提供）
案例7：
高频局放检测出110kV电缆终端内部放电
2020年7月2日，对知春里220kV变电站里大一110kV出线电缆终端进行了测试。
经测试发觉C相终端头的一类信号疑似内部放电信号，详细如下：
C相放电的相位图谱及分类图谱：
图7-1放电图谱图7-2在特点图谱上对信号进行分类
提掏出其中黑色区域对应一类放电信号，对应的相位图谱、放电脉冲波形和频图谱：
（a）放电图谱（b）放电波形
（c）放电频谱
图7-3相位图谱、放电脉冲波形和对应的频谱
为进一步确认，利用开窗功能，单独测量该频段内的信号，其相位图谱如下：
图7-4开窗后的相位图谱
结论：
此类放电最大幅值在500mV左右，是电缆终端内部放电，其缘故如下：
1.对应相位关系明显，一、三象限为主；
2.对应信号波形比较明显，为放电衰减波形；
3.对应信号频率较高，约6-8MHz，为近点放电。
2020年6月16日，对八昆一路八里庄站内终端进行测试，发觉B相有疑似局放，B相放电图谱和特点分类图谱如下：
图7-5放电图谱图7-6在特点图谱上对信号进行分类
分类图谱中红色部份对应的相位图谱、放电脉冲波形和频图谱如下：
（a）放电图谱（b）放电波形
（c）放电频谱
图7-7相位图谱、放电脉冲波形和对应的频谱
结论：
此类放电是电缆终端内部放电，其缘故如下：
1.对应相位关系明显，一、三象限为主；
2.对应信号波形比较明显，为放电衰减波形；
3.对应信号频率较高，约5-6MHz，为近点放电。
（本案例由北京深蓝华盛科技提供-引进意大利特因普技术）
案例8：
高频局放检测出220kV电缆中间接头局放
（1）案例通过
2020年5月17日～5月24日，电缆运维单位对某220kV电缆线路进行现场耐压验收实验（实验电压220k
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