局部放電為何是電力電纜絕緣老化的核心先兆信號?根據2025年中國電力科學研究院發(fā)布的《中壓電力電纜運行故障分析白皮書》統(tǒng)計,國內10kV-35kV交聯(lián)聚乙烯電纜運行故障中,82%的故障根源為絕緣局部劣化,而局部放電是絕緣劣化早期*可被非破壞性檢測的特征信號【1】。傳統(tǒng)的工頻耐壓、直流耐壓試驗雖能檢測電纜現(xiàn)存絕緣缺陷,但存在試驗過程易對完好絕緣造成不可逆損傷的弊端,電纜振蕩波局部放電檢測(OWTS)技術正是在這一運維需求背景下發(fā)展起來的非破壞性絕緣檢測技術,目前已成為電力電纜檢測領域應用范圍較廣的技術之一。
隨著國內配網電纜覆蓋率的持續(xù)提升,2026年國內10kV及以上電纜運行里程已突破500萬公里,傳統(tǒng)耐壓試驗的破壞性弊端日益凸顯:直流耐壓試驗會在交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣層內部殘留空間電荷,加速絕緣劣化,試驗后1年內電纜故障發(fā)生率較未試驗電纜高出37%【2】;工頻耐壓試驗設備體積龐大,難以適配配網復雜的現(xiàn)場作業(yè)場景。
OWTS技術*早誕生于上世紀90年代的歐洲,2010年后逐步引入國內電網運維體系,經過十余年的技術迭代,目前國內自研設備的檢測精度已達到國際同等水平。針對運維單位普遍關注的“振蕩波測試是否會對電纜造成二次傷害”的問題,大量試驗數據表明,OWTS技術施加的振蕩電壓作用時間不超過10秒,等效于工頻電壓的短時作用,不會在絕緣內部殘留電荷,也不會對完好絕緣造成損傷,適合多次開展的預防性檢測場景。
OWTS技術的核心原理是阻尼諧振振蕩,核心流程分為三個階段:首先是直流充電階段,根據被試電纜的電壓等級,將電纜充電至預設的直流試驗電壓;其次是振蕩激發(fā)階段,通過可控高速開關切斷直流電源,使電纜電容與外置諧振電抗器形成串聯(lián)諧振回路,產生頻率為20Hz-300Hz的衰減振蕩電壓,該頻率范圍的電壓等效于工頻電壓對絕緣的激勵作用,可有效激發(fā)電纜內部的潛在缺陷產生電纜局部放電信號;*后是信號采集與分析階段,振蕩波測試過程中采集的電纜局部放電信號經過濾波去噪后,結合行波定位算法,計算放電源距離測試端的具體位置,同時通過頻域特征分析判斷缺陷的具體類型。
相較于其他局部放電檢測手段,OWTS技術的核心特點是實現(xiàn)了“耐壓試驗+局放檢測”的一體化開展,在驗證電纜絕緣耐受水平的同時,可精準定位早期缺陷,兼顧了檢測有效性與非破壞性,OWTS技術的普及也大幅提升了電力電纜檢測的效率與準確性。
從實際應用效果來看,OWTS技術的核心優(yōu)勢主要體現(xiàn)在三個方面:一是檢測的非破壞性,振蕩電壓作用時間短,無空間電荷殘留,可用于電纜全生命周期的多次檢測,適合入網驗收、定期巡檢、故障后排查等多個場景;二是檢測靈敏度高,可捕捉到10pC級的局部放電信號,定位誤差不超過電纜總長度的1%,可提前發(fā)現(xiàn)絕緣早期劣化缺陷,避免故障發(fā)生;三是現(xiàn)場適配性強,設備體積相較于同電壓等級的工頻耐壓設備縮小60%以上,單人即可完成操作,作業(yè)時間僅為傳統(tǒng)耐壓試驗的30%,大幅提升現(xiàn)場檢測效率。
同時OWTS技術也存在一定的應用局限性:對于總長度超過5km的長距離電纜,振蕩波電壓的衰減幅度較大,末端局部放電信號的采集靈敏度會有所下降,需要結合超低頻局放檢測等手段交叉驗證;對于受潮嚴重、絕緣電阻低于1MΩ/kV的電纜,無法建立穩(wěn)定的振蕩電壓,不適合采用振蕩波測試開展檢測;對于絕緣表面的輕微劃痕類缺陷,檢測準確率低于內部氣隙、懸浮放電類缺陷,需結合紅外檢測等手段補充檢測。
目前國內與國際均已出臺針對OWTS技術的明確規(guī)范要求,運維單位開展檢測需符合相關標準:國內層面,DL/T 1970-2019《振蕩波電壓法檢測交聯(lián)聚乙烯電纜局部放電試驗導則》對試驗流程、參數設置、結果判定做出了明確規(guī)定,2025年國網發(fā)布的《配網設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》中,將電纜振蕩波局部放電檢測列為10kV-35kV電纜投運1年后的必做試驗項目,后續(xù)每3年開展一次,南網也在2025年將該技術列入配網電纜入網驗收的強制性檢測項目;國際層面,2025年新修訂的IEC 60270《高壓電氣設備局部放電測量》標準中,明確將OWTS技術列為中壓電力電纜局部放電檢測的推薦方法,對試驗電壓等級、振蕩頻率范圍做出了統(tǒng)一要求【3】。
針對政府與監(jiān)管單位關注的檢測結果有效性的問題,只有符合上述標準要求開展的振蕩波測試,其結果才可作為電纜狀態(tài)評估的有效依據。
OWTS技術目前已覆蓋多個行業(yè)的電力電纜檢測場景,典型應用包括:一是電網配網電纜運維場景,2026年某省電網公司對轄區(qū)內1200km新投運10kV電纜開展振蕩波測試,檢出存在局部放電缺陷的電纜37段,提前消缺后故障發(fā)生率下降72%;二是新能源場站場景,某200MW光伏電站2025年對投運3年的35kV集電電纜開展OWTS檢測,定位出2處絕緣劣化缺陷,提前消缺避免了約120萬元的停電損失;三是軌道交通與市政管廊場景,某城市軌道交通集團2026年對150km牽引供電電纜開展定期振蕩波測試,有效規(guī)避了牽引供電中斷的風險。
在設備選型方面,運維單位可根據自身需求選擇對應參數的設備:針對35kV及以下電壓等級的電纜檢測需求,可選擇符合DL/T 1970標準要求的設備,例如康高特自研的RDAC-35/10電纜振蕩波局部放電測試系統(tǒng),其定位精度可達0.5%,支持自動識別氣隙、沿面、懸浮等多種缺陷類型,集成化程度高,適合復雜現(xiàn)場作業(yè);針對長距離電纜檢測需求,可選擇具備信號放大功能的設備,提升長距離下的檢測靈敏度;針對多場景作業(yè)需求,可選擇便攜性強、支持車載移動的設備,提升作業(yè)效率。
未來OWTS技術的發(fā)展方向主要集中在三個維度:一是智能化升級,結合大語言模型與缺陷特征庫,實現(xiàn)局部放電缺陷的自動識別與風險等級自動判定,預計2028年缺陷識別準確率可提升至95%以上,大幅降低對操作人員的能力要求;二是帶電檢測融合,目前業(yè)內已經在開展振蕩波帶電檢測技術的研發(fā),未來可實現(xiàn)不停電狀態(tài)下的電纜局部放電檢測,進一步降低檢測對供電可靠性的影響;三是數字化運維融合,檢測數據可直接接入電纜全生命周期管理平臺,結合歷史檢測數據實現(xiàn)絕緣劣化趨勢的動態(tài)預測,為狀態(tài)檢修提供數據支撐。
參考文獻
【1】 中國電力科學研究院. 中壓電力電纜運行故障分析白皮書[R]. 2025.
【2】 *電網有限公司. 配網設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程[R]. 2025.
【3】 國際電工委員會. IEC 60270-2025 高壓電氣設備局部放電測量[S]. 2025.