摘要：目前在10kV电缆故障查找中，振荡波电压法是一种常见方法。在本次研究中，本文了解了振荡波电压法的基础原理，并采用案例分析法，以某10kV电缆为研究对象，分析了振荡波电压法的基本应用路径。从案例的经验可知，振荡波电压法满足10kV电缆的故障查找要求，因此值得推广。
关键词：10kV电缆；振荡波电压法；电缆故障
前言
电力电缆因具有强耐压、高绝缘等优点已经在各地区得到广泛应用，但是随着电缆数量增加以及累积运行时间增加，导致电缆故障频发。根据现有的经验可知，局部放电是造成电缆故障的重要影响，受高场强作用影响，电缆绝缘介质易发生击穿，因此需要寻找一种有效的电缆故障查找方法[1]。
一、振荡波电压法技术研究
1.1基本原理
目前在局部放电检测中，振荡波电压法已经成为其中的关键技术，该技术的核心，就是利用被测量电缆的等效电容与电感线圈之间构建谐振电路，最终产生震荡波电缆，此时电缆绝缘缺陷位置会因为振荡波电压的影响下出现PD，此时通过检测PD信号就能精准评估电缆的绝缘缺陷情况。多数实践证明，该方法不仅不会影响电缆自身的绝缘性能，还能够针对电缆绝缘缺陷做出定位，具有显著优势[2]。
根据现有的经验可知，在振荡波电压法中，通常会在行波法理论基础上定位电缆的缺陷位置，其中的核心思想为：在电缆的一端添加原始脉冲波，而脉冲波会在电缆中以一定速度传播，这个传播过程会一直传播至电缆终端或者电缆缺陷位置，因为阻抗作用无法匹配时产生反射回波，此时通过电缆两端的传感器记录下脉冲波到达的时间，根据时间的差值就可以基本判定电缆的故障位置，因此达到了故障定位的目的。
1.2算法设计
在应用振荡波电压法对10kV电缆的故障进行定位期间，考虑到电缆的局部放电信号中普遍会存在一定的噪音，因此在数据处理过程中可能出现误判的问题，所以在技术应用期间，需要对局部放电信号做去噪处理，这是保证工作质量的关键。因此本次研究中采用小波去噪的方法对局部放电信号做处理，期间根据局部放电信号与噪声在小波系数上存在的尺度差异，通过重构的方法可以获得局部放电信号。
在本文设计中，电缆局部放电定位算法中重点考虑了峰值的衰减条件，这是因为在振荡波电压法中，局部放电信号在电缆传播过程中会出现不同程度的衰减问题，假设衰减常数为α，则有计算公式：
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在上述公式中，U2代表反射波峰值，U1代表入射波峰值，t1、t2分别代表了相应的折返时间参数。
在应用阶段，需要通过脉冲分隔模块，分别将局部放电信号中的脉冲分隔出来，获得脉冲信号段之后提取其中的特征参数，以及脉冲匹配指标等；在数据处理阶段，可以根据衰减常数来计算入射波与反射波具体参数，最后通过定位计算模块换算脉冲量，获得放电量与局部放电数据，这样才能实时显示局部放电量指标。
二、振荡波电压法在10kV电缆故障查找中的应用实例分析
2.1背景简介
选择某地区110kV变电站的10kV馈线为研究对象，工作电压为15kV，3芯，每芯的截面积为240mm2，该电缆的运行时间约为13年，总长度847.6m，电缆型号为YJV22。
2.2波形矫正
在本次研究中，实验准备阶段工作人员先根据信号发射器对即将被测量的电缆做校正准备工作，先在初始端位置施加幅值为100PC的脉冲曲线，结果发现，系统接收的反射波与入射波信号出现了明显的衰减情况。
2.3局部放电测试
按照不同的电压额定值，分别对电缆施加电压，分别为：0.0kV/1次；0.5kV/1次；1kV/1次；1.1kV/1次；1.3kV/1次；1.5kV/3次；1.7kV/3次；1.8kV/无；2.0kV/无；1.0kV/1次；0.0kV/1次；准确记录每次实验所形成的测试波形，结果显示实验期间所出现的震荡频率约为394HZ。
2.4实验结果分析
在实验结束之后，根据局部放电的定位图，工作人员再一次测试电缆的绝缘电阻情况，在确定绝缘电阻合格的基础上，对实验过程中所采集的数据进行分析。此时发现，电缆在不同的电压环境下，电缆三相经过计算后，得到介质的损耗因数tan =0.1%，而实验数据也发现，介质的损耗情况会随着电压的变化而发生明显变化。之后根据上述实验分析结果可以发现，电缆在A相617m左右位置存在缺陷，而B相与C相电缆本体的局部放电量超过了标准值，因此建议对该电缆做停电处理，并根据实验结果对相关位置进行检查，在确定故障原因考虑是否对电缆本体进行更换。
2.5效果评价
在本次实验中所得到的波形校准数据均满足电缆运行的各种故障情况，而工作人员在根据结果对电缆做实地检查后，发现在电缆距离测试端约617m的位置存在缺陷，在排除故障之后，再次利用振荡波电压法对电缆进行测量，发现电缆基本正常。
三、振荡波电压法的应用经验总结
根据本次实例的经验可知，在运用振荡波电压法对10kV的电缆故障进行定位期间，需要重点考虑以下几方面问题：
3.1脉冲匹配
脉冲匹配需要通过相邻脉冲的特征参数来判断其中的关键数据是否满足匹配条件，所以在本次实例中，将采用时间差条件的计算方法来匹配相应的入射波与反射波。所以为了确保定位精度，需要根据每个脉冲的正负峰的参数指标，在掌握对应的时间节点参数之后，将其中的时间差条件作为判断的重要指标。所以在数据处理环节，为了能够减少算法运算量，这样这才能最大程度上提高运算的精准度。
同时，考虑到入射波与反射波之间的不可能完全符合峰值的衰减条件，也不能完全满足波形相似条件，所以在数据处理期间，为了能够最大程度上提高各种数据的处理效率，可以在现有峰值处理结果的基础上，按照峰值的衰减条件等对对数据做进一步处理。因此在本次案例中，通过识别案例不同在状态下的峰值参数之后，将其中局部放电定位的数据直接按照一定范围误差来评价数据精准度，此时只要确保各个参数量的误差满足匹配条件，就可以认为数据满足本次研究。
3.2定位计算
定位计算是整个振荡波电压法运算处理的关键点，在本次案例中，所采用的定位计算主要是根据匹配脉冲矩阵中的脉冲入射波峰值以及相对应的时间差来确定的。所以在案例的数据处理过程中，在计算获得放电量与局部放电位置参数之后，根据局部放电位置计算入射波达到指定位置的时间，根据时间变化以及衰减常数就可以基本确定入射波的幅值，这样在经过相应的数据处理之后，就能够直接完成其中的关键数据处理。而为了确保能够有效的识别各项数据的精准度，在定位计算期间还可以结合局部放电定位图中的数据来做综合分析，一般情况下，若局部放电出现明显数据变化的情况，就需要考虑其中的异常情况。
四、结语
本次研究的案例证明，振荡波电压法在10kV电缆故障定位中发挥着重要作用，但是在技术应用环节，工作人员应该高度重视振荡波电压法的脉冲匹配与定位计算结果，在确保各项数据精准的基础上，才能在最短时间确定故障点，保障10kV电缆正常运行。
参考文献：
[1]张若兵，陈子豪，杜钢.适用于振荡波电缆局放测试的π型检测阻抗设计[J].高电压技术，2019，45（05）：1503-1509.
[2]李春艳，潘健.电力电缆振荡波电压阻尼振荡频率仿真分析[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2017（02）：172-173.
论文作者:莫明瑜
论文发表刊物:《电力设备》2019年第19期
论文发表时间:2020/1/15
标签：电缆论文; 电压论文; 局部论文; 脉冲论文; 故障论文; 振荡波论文; 数据论文; 《电力设备》2019年第19期论文;