对电缆局部放电系统的验收与检定.docx

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对电缆局部放电系统的验收与检定

对电缆局部放电系统的验收与检定

目的、意义及国内外概况：

在电缆进行电性能试验时，局部放电对交联聚乙烯电缆来说一直是一个主要的检验项目。

随着电缆行业的不断发展和近两年的城农网改造，电缆行业的局部放电试验装置已有近百套，至今仍有一些企业还在新建局部放电试验装置。

现在许多企业虽然有这些试验设备，但他们的设备还没有统一验收、检定过，因而他们的试验结果只是相对独立的，相互之间的质量无法比较。

同样，电线电缆工频高压试验设备也存在着无统一检定和管理的问题。

为了使每个厂出具的试验结果具有可比性，首先应对他们的设备用统一的设备检定规程，来衡量其是否真正符合试验要求。

这样，就能对电缆行业的高压电缆试验设备进行统一的管理、检定。

在电缆行业随着对电缆质量要求的不断提高，自七十年代以来国外就出现了电缆局部放电试验设备，也出现了不同品牌的局部放电测试仪，如：

英国鲁滨逊公司的MODEL5型检测器，瑞士哈弗莱公司的560型测试仪等。

在九十年代以后国内也出现不同品牌的局部放电测试系统，如：

上海蓝波高电压技术设备有限公司等。

但对于电缆局部放电试验装置，国际、国内还没有从计量的角度去考核和评价某一套电缆局部放电试验装置的好坏，只是对某一台仪器、设备有一个相互认可的规程，那也就是说某一台仪器、设备可能是合格的，但对一整套用于电缆局部放电试验装置来说就无法去考核评估。

由于在电缆行业的实际应用中，仪器、设备受许多因素的影响，所以我们要综合考虑。

一、前言

关于电工绝缘设备中的局部放电及其测试技术，在电工技术领域已被广泛地应用并已日趋成熟，在电线电缆行业的应用就可证明这一点。

但是，就电线电缆行业用的局部放电试验成套装置怎样检定和评价，在我国还没有完整的论述和标准。

在某些行业有已批准的和待报批的局部放电试验装置的检定方法，由于电力电容器、电缆、变压器、互感器、套管、和电机绝缘等的局部放电各具特点，所以局部放电试验对于不同被试品，其要求也就不同。

这样现有的检定方法，也就不能适合电线电缆行业的局部放电试验装置的检定。

通过近几年我站对电线电缆行业的局部放电试验装置所进行的测试，再结合电线电缆局部放电试验方法标准和电线电缆的产品标准，我们探讨和摸索了一些电线电缆用局部放电试验装置的检定方法。

二、电线电缆用局部放电试验装置检定方法中的度量

对试验装置进行检定的目的，就是为了使得试验装置能准确地提供数据，在一个行业中进行检定还为了统一标准。

一个标准的制定是离不开“度”“量”的，所以一个检定标准的制定就是给出“度”“量”，给出检定方法。

通过近几年的实践和摸索，我们认为对电线电缆用局部放电试验装置的检定，应包括试验电源、灵敏度、校准脉冲、局部放电测试仪及局部放电系统衰减系数、响应的检查和评价。

所以应从下面几个方面进行检定、测试。

1、试验电源输出的电压波形

2、试验电压输出指示值的示值误差

3、局部放电检测灵敏度

4、放电量的校准

5、局部放电测试仪的线性度

6、局部放电系统的衰减系数

7、局部放电系统的响应（或双脉冲曲线的绘制）

三、电线电缆用局部放电试验装置检定的方法及意义

1、试验电源输出的电压波形的测量

电线电缆局部放电试验用的电源波形，是频率为50Hz的正弦波。

标准正弦波的波形因素为√2 ，在电线电缆局部放电的试验方法标准中，要求波形因素不超过√2 ±7%。

因为波形的畸变会影响试验的结果， 这是由于一方面高次谐波会降低击穿场强；另一方面试样的局部放电是出现在电压的峰值附近，而一般的电压测量表都是测量有效值的，如果波形畸变，则同一有效值的电压测得的峰值就不同了。

因此，试验电源输出的电压波形就要列入电线电缆用局部放电试验装置检定的考核范围。

通常介电强度试验要求试验电源输出的电压波形因素为√2 ±5%，而电线电缆局部放电试验方法标准中规定的波形因素不超过√2 ±7%。

那么试验电源输出的电压波形因素的偏差如何制定呢？

通过实践和摸索，认为对电线电缆用局部放电试验装置的试验电源输出的电压波形因素的偏差应该为√2 ±5%，这是因为在电线电缆行业，这套试验装置不但要做局部放电试验，还要做交流耐电压试验。

2、试验电压输出指示值的示值误差

众所周知，试验电压输出的电压的准确性，对于电气绝缘材料的试验结果是至关重要的，许多标准和论著也都规定了其示值误差为3%。

但是，对于电线电缆用局部放电试验装置电压输出的全范围来说，若要其满足示值误差为3%，可能有些设备通过表头的校准也是做不到的。

所以在检定时，

我们认为只要在其设备所使用的试验电压范围内，其电压的指示值满足示值误差为3%即可。

3、局部放电检测灵敏度的检测

任何测试设备的灵敏度都是一个极其重要的指标，局部放电试验装置的灵敏度也不例外。

在局部放电试验中，局部放电检测灵敏度，就是其设备的抗干扰能力。

局部放电试验装置的极限灵敏度受到干扰信号（包括放大器的噪声、电网的噪声、空间的电磁干扰等）的限制。

为了能清晰地测量出局部放电，在局部放电检测仪上所显示的放电信号至少应比干扰信号大一倍。

电线电缆与其它被试品有较多的不同，其局部放电试验所规定的放电指标与其它试品的指标也相差甚多，根据实践证明，由于电缆长度不同，其灵敏度是变化的。

所以对电线电缆局部放电试验装置检测灵敏度的检定时，应将放电量较小的合格的成盘电缆接到试验回路上，必要时还要将局部放电试验装置的电压升到电缆的试验电压上进行，此时局部放电试验装置检测灵敏度为

qmin=2khn…………………………

（1）

式中qmin——局部放电试验装置检测灵敏度（仪器能检出的最小放电量）pC

hn——在示波器或放电量表上的读出值

k——标定系数pC/mm

k=qcal/α…………………………

（2）

式中qcal——校准电量pC

α——在系统注入校准电量后，示波器上的读出值mm

检测的方式给出后，又怎样评价这套局部放电试验装置的检测灵敏度是否符合要求，这就要看所测试的被试品的标准要求了，一般来说局部放电试验装置的检测灵敏度，应大于被试品的最低要求。

即

qmin≤q0…………………………（3）

在实际的检测过程中，各局部放电实验室，随着当时所处环境的不同，有相当数量的局部放电试验装置的灵敏度不能满足式（3）。

由于局部放电试验装置是一个较大的设备，在能使用的情况下，就应发挥它的作用。

这样，就应用下面的方法来处理（在此其前提是局部放电试验装置必须有“零标”、“峰标”）。

⑴若干扰信号是在正弦波的过零的附近，则可人为地判别出这个信号不

是电缆的局部放电信号，认为这个局部放电试验装置能满足试验要求。

⑵若干扰信号是在正弦波的峰值的附近，且不对称又可用开窗的方式，将干扰信号去掉，也可认为这个局部放电试验装置能满足试验要求。

4、放电量的校准

局部放电试验装置检测数据的准确与否，在很大的程度上取决与放电量校准的准确与否。

这是因为局部放电测量系统读数上都是相对量，即相对与校准电量的，所以校准电量是一个重要的检验指标。

校准电量qcal（pC）等于校准脉冲幅值ΔU（V）和校准器的注入电容Ccal（pF）的乘积。

即：

qcal=Ccal·ΔU………………（4）

所以校准电量qcal是否符合要求，也就是校准脉冲幅值ΔU（V）和校准器的注入电容Ccal（pF）是否符合要求。

因此，可以用记忆示波器和电容表来准确地测量出Ccal、ΔU的量值。

现在电线电缆行业使用的局部放电试验装置的放电量的校准，一般采用两种方式：

⑴低压校准，即局部放电试验装置不升电压的情况下，用放电量校正器校准。

如：

哈弗莱公司、泰迪斯公司等的放电量校正器。

⑵高压校准，即局部放电试验装置可在试验的情况下，用放电量校正器校准。

如：

上海蓝波公司、美国希波公司等的放电量校正器。

第一种校准方式，是发生校准脉冲ΔU和注入电容Ccal都封装在校正器一起。

这样的放电量校正器的检定是有一些难度的，因为它的注入电容Ccal一般地体积都较小，需要从校正器上取下才能测量，所以只能在实验室进行。

第二种校准方式，是发生校准脉冲ΔU的信号源和注入电容Ccal是分体的，所以可用记忆示波器和电容表分别来测量发生校准脉冲ΔU的信号源和注入电容Ccal。

对于这种方式的检定，需要注意的是用记忆示波器测量发生校准脉冲ΔU的信号源，

对放电量校正器校准的方法给出后，就需要制定其量值了，根据产品检测允许测量结果可以偏大而不允许偏小的原则，校准电量qcal（pC）的误差，也就是校准脉冲幅值ΔU（V）和校准器的注入电容Ccal（pF）的乘积定的为－30%～＋10%较合适。

又由于现在所得用局部放电测量仪的频带大部分是10kHz～300kHz,所以校准脉冲的上升沿应≤0.1μs，其波尾≥100μs，校准脉冲的重复频率<5kHz。

5、局部放电测试仪的线性度的检查

在过去有很多设备的使用厂，都忽略局部放电测试仪线性度这一指标。

由于在电缆行业使用局部放电测试仪时，是将局部放电测试仪在20pC校准后，再开始测量的，所以它在实际应用中直接影响产品的局部放电测试结果。

下面将某公司的局部放电测试仪的放大器的线性度列表就可明显地看出。

表1

注入20pC电荷

注入10pC电荷

注入4pC电荷

注入2pC电荷

注入1pC电荷

40pC校准后

18.4

7.6

1.6

-0.4

-1.3

20pC校准后

—

8.9

2.8

0.7

-0.3

10pC校准后

—

—

3.6

1.4

0.4

由上表可见实际给出的局部放电测量结果都偏小。

根据产品检测允许测量结果可以偏大而不允许偏小的原则和有关的论著，我们认为其局部放电测试仪的放大器的线性度F应不大于10%。

6、局部放电系统的衰减系数

对于长电缆，如要准确地测量出放电量，就需考虑放电信号在电缆的传输过程而产生的衰减。

对于局部放电系统的衰减系数的测量，可将校准脉冲分别从电缆的两端注入，在靠近测量端注入时测得的读数为α1，从远离测量端注入时测得的读数为α2，则

F=1α1≤α2时

F=√α1/α2，α1≥α2时

此时式

（1）为

qmin=2k1hnF…………………………（5）

式中qmin——局部放电试验装置检测灵敏度（仪器能检出的最小放电量）pC

hn——在示波器或放电量表上的读出值

k1——校准脉冲在近端注入时的标定系数pC/mm

F——衰减修正系数

7、局部放电系统的响应（或双脉冲曲线的绘制）

双脉冲曲线的绘制及应用是电缆局部放电的测试中的一个特点，这是由于电缆内部发生局部放电时，在放电点会出现一个脉冲电压波向两端传播，若在终端接终端阻抗与之匹配的话，行波到达终端时，就可能发生终端反射。

当测试仪器的分辨能力不高，脉冲的叠加就会造成显著的误差。

为了分析判断这种误差，可对局部放电系统作出双脉冲曲线，来观察测试系统的叠加效应。

局部放电系统的双脉冲曲线，对电缆局部放电的测试来说是有很大的意义。

能合理地应用双脉冲曲线图，就相应地保证了产品的质量。

有些公司生产的局部放电系统带有反射抑制器，并在其使用说明书上给出了双脉

冲曲线图，但实际测量下来，其双脉冲曲线图也并不与之相符，见图

（1）。

图A图B

图

（1）

从实际的测试情况来看，某些带有反射抑制器的局部放电系统，也并不能抑制反射脉冲的叠加。

另外，由于电子线路中的元件等会随着时间的变化，其内部的参数也在变化，见图

（2）。

所以，局部放电系统的双脉冲曲线图应每年至少校验一次。

图A图B

图

（2）

四、结语

为了使每个厂对自己的设备有一个客观的了解，出具的试验结果具有有效性，首先应由第三方的检测机构，对其设备进行公正、客观的检定。

上海电线电缆专用测试设备检测站是我国电线电缆行业唯一的电线电缆专用测试设备检测单位，在近几年中已为我国电缆行业几十个中电线电缆厂的局部放电试验装置进行了检定。

这样，也使我们能对电缆行业的高压电缆试验设备进行统一的管理、检定。