摘要:本文針對(duì)電纜振蕩波局放測(cè)試(OWTS)與傳統(tǒng)耐壓試驗(yàn)兩類核心電纜檢測(cè)方法,從技術(shù)原理、性能差異、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、適用場(chǎng)景等維度開(kāi)展系統(tǒng)性對(duì)比分析,結(jié)合*試驗(yàn)數(shù)據(jù)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),提出不同場(chǎng)景下的檢測(cè)方法選型建議,為電力運(yùn)維單位的電纜檢測(cè)工作提供參考,助力提升電網(wǎng)運(yùn)行安全性。
在“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下,我國(guó)電網(wǎng)智能化建設(shè)進(jìn)程持續(xù)加快,電力電纜作為電能傳輸?shù)暮诵妮d體,在運(yùn)規(guī)模逐年提升。電纜振蕩波局放測(cè)試(OWTS)作為新型無(wú)損檢測(cè)技術(shù),與傳統(tǒng)耐壓試驗(yàn)的應(yīng)用邊界與性能差異,是當(dāng)前電力運(yùn)維領(lǐng)域普遍關(guān)注的核心問(wèn)題。
中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)《2025年電力工業(yè)運(yùn)行分析報(bào)告》顯示,2025年全國(guó)10kV及以上電力電纜在運(yùn)總長(zhǎng)度突破580萬(wàn)公里,較2020年增長(zhǎng)72%,其中交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜占比超過(guò)93%,已成為電網(wǎng)輸電線路的核心組成部分。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,80%以上的電纜故障源于絕緣劣化,而局部放電是絕緣劣化的核心先兆特征,因此精準(zhǔn)的局部放電檢測(cè)是提升電纜運(yùn)維效率、降低故障發(fā)生率的核心手段。
傳統(tǒng)的電纜檢測(cè)方法以各類耐壓試驗(yàn)為主,經(jīng)過(guò)數(shù)十年應(yīng)用已經(jīng)形成了較為成熟的作業(yè)體系,但隨著XLPE電纜的大規(guī)模普及,傳統(tǒng)耐壓試驗(yàn)存在的絕緣損傷、早期缺陷檢出率低等問(wèn)題逐步顯現(xiàn)。近年來(lái)振蕩波局放測(cè)試的應(yīng)用規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大,2025年全國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)OWTS的檢測(cè)覆蓋率已達(dá)到37%,較2023年提升21個(gè)百分點(diǎn),成為電纜狀態(tài)檢測(cè)的核心技術(shù)路線之一。
*能源局2021年發(fā)布的《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》(DL/T 596-2021)明確將振蕩波局放測(cè)試列為10kV及以上XLPE電纜預(yù)防性試驗(yàn)的優(yōu)先推薦方法,國(guó)網(wǎng)、南網(wǎng)也相繼出臺(tái)配套作業(yè)規(guī)范,推動(dòng)該技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用。當(dāng)前行業(yè)內(nèi)針對(duì)OWTS與傳統(tǒng)耐壓對(duì)比的技術(shù)認(rèn)知仍存在差異,部分地區(qū)存在檢測(cè)方法選型不合理的問(wèn)題,既可能造成檢測(cè)資源浪費(fèi),也可能留下安全隱患,因此開(kāi)展兩類技術(shù)的系統(tǒng)性對(duì)比分析,對(duì)規(guī)范電纜檢測(cè)工作、提升電網(wǎng)運(yùn)行安全性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
傳統(tǒng)耐壓試驗(yàn)屬于破壞性試驗(yàn)范疇,通過(guò)向電纜施加高于額定運(yùn)行電壓的測(cè)試電壓,持續(xù)一定時(shí)間,觀察電纜是否發(fā)生擊穿,以此判定絕緣是否合格。目前主流的傳統(tǒng)耐壓試驗(yàn)包括直流耐壓、工頻交流耐壓、超低頻交流耐壓三類,其中直流耐壓試驗(yàn)依據(jù)《電線電纜電性能試驗(yàn)方法 *4部分:直流電壓試驗(yàn)》(GB/T 3048.14-2007)開(kāi)展,具有設(shè)備體積小、重量輕、測(cè)試成本低的特點(diǎn),曾廣泛應(yīng)用于油浸紙絕緣電纜的檢測(cè)。但對(duì)于當(dāng)前主流的XLPE電纜,直流電壓會(huì)在絕緣內(nèi)部積累空間電荷,測(cè)試完成后空間電荷無(wú)法快速消散,電纜投運(yùn)后在工頻電壓作用下容易發(fā)生電場(chǎng)畸變,引發(fā)絕緣擊穿。中國(guó)電力科學(xué)研究院《2025年配網(wǎng)電纜檢測(cè)技術(shù)比對(duì)研究報(bào)告》顯示,直流耐壓試驗(yàn)對(duì)XLPE電纜早期局部放電缺陷的檢出率不足32%,且會(huì)對(duì)絕緣造成不可逆的累積損傷。
電纜振蕩波測(cè)試屬于無(wú)損狀態(tài)檢測(cè)技術(shù),其核心原理是通過(guò)LC諧振電路產(chǎn)生阻尼振蕩波電壓,施加于電纜兩端,振蕩頻率通常在20Hz-300Hz范圍內(nèi),等效于工頻電壓作用效果,電壓持續(xù)時(shí)間僅為毫秒級(jí),不會(huì)在絕緣內(nèi)部積累空間電荷,無(wú)累積損傷風(fēng)險(xiǎn)。OWTS測(cè)試過(guò)程中可同步采集局部放電信號(hào),結(jié)合時(shí)域反射原理實(shí)現(xiàn)缺陷的*定位,符合《高電壓測(cè)試設(shè)備通用技術(shù)條件 第6部分:振蕩波電壓發(fā)生器》(DL/T 846.6-2018)及IEC 60270:2015的相關(guān)技術(shù)要求。目前主流的35kV等級(jí)OWTS設(shè)備可檢測(cè)到5pC及以上的局部放電信號(hào),缺陷定位誤差不超過(guò)1米,既可以完成耐壓性能的判定,也可以實(shí)現(xiàn)早期絕緣缺陷的識(shí)別與定位,為差異化檢修提供數(shù)據(jù)支撐。
OWTS與傳統(tǒng)耐壓試驗(yàn)的性能差異主要體現(xiàn)在絕緣損傷風(fēng)險(xiǎn)、缺陷檢出能力、場(chǎng)景適用性、全生命周期成本四個(gè)維度,兩類技術(shù)各有適用邊界,不存在完全的替代關(guān)系。
從絕緣損傷風(fēng)險(xiǎn)維度對(duì)比,傳統(tǒng)耐壓試驗(yàn)中,直流耐壓試驗(yàn)對(duì)XLPE電纜的損傷*為顯著,國(guó)網(wǎng)北京市電力公司《2024年配網(wǎng)電纜運(yùn)維數(shù)據(jù)分析報(bào)告》顯示,經(jīng)過(guò)直流耐壓試驗(yàn)的10kV XLPE電纜,投運(yùn)后1年內(nèi)的故障發(fā)生率為2.1‰,是未經(jīng)過(guò)直流耐壓試驗(yàn)同類型電纜的2.7倍;工頻耐壓試驗(yàn)的損傷風(fēng)險(xiǎn)較低,但測(cè)試電壓持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),若電纜存在隱性缺陷,測(cè)試過(guò)程中可能發(fā)生擊穿,造成電纜報(bào)廢。而OWTS的振蕩波電壓持續(xù)時(shí)間僅為10ms-100ms,XLPE絕緣內(nèi)部的空間電荷積累量不足直流耐壓試驗(yàn)的0.5%,測(cè)試完成后空間電荷可在1s內(nèi)完全消散,不會(huì)對(duì)絕緣造成累積損傷,測(cè)試過(guò)程中即使檢測(cè)到局部放電缺陷,也不會(huì)引發(fā)電纜擊穿,可完整保留缺陷的原始狀態(tài),為后續(xù)缺陷分析和消缺提供依據(jù)。
從缺陷檢出能力維度對(duì)比,傳統(tǒng)耐壓試驗(yàn)屬于“合格/不合格”的二元判定方法,僅能檢出絕緣性能已經(jīng)接近擊穿的嚴(yán)重缺陷,對(duì)于局部放電這類早期絕緣隱患,無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效識(shí)別,也無(wú)法定位缺陷的具體位置。南方電網(wǎng)電力科學(xué)研究院2025年開(kāi)展的比對(duì)試驗(yàn)顯示,對(duì)120條存在不同程度絕緣缺陷的10kV XLPE電纜,傳統(tǒng)超低頻耐壓試驗(yàn)的缺陷檢出率為47.5%,僅能識(shí)別出絕緣剩余擊穿電壓低于1.7倍額定電壓的嚴(yán)重缺陷;而OWTS的缺陷檢出率為94.2%,可識(shí)別出絕緣剩余擊穿電壓高于2倍額定電壓的早期局部放電缺陷,且可實(shí)現(xiàn)缺陷的*定位,定位誤差*大不超過(guò)1m。局部放電測(cè)試對(duì)比結(jié)果顯示,OWTS對(duì)電纜早期缺陷的識(shí)別能力遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)耐壓試驗(yàn),可實(shí)現(xiàn)隱患的早發(fā)現(xiàn)、早處置。
從測(cè)試效率與場(chǎng)景適用性維度對(duì)比,傳統(tǒng)工頻耐壓試驗(yàn)設(shè)備體積大,10kV等級(jí)工頻耐壓設(shè)備的重量通常超過(guò)200kg,現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)需要3-4名操作人員配合,測(cè)試單條長(zhǎng)度1km的10kV電纜需要2小時(shí)以上,僅適用于新敷設(shè)電纜的交接驗(yàn)收?qǐng)鼍?,無(wú)法應(yīng)用于在運(yùn)電纜的定期巡檢。而主流的10kV-35kV等級(jí)OWTS設(shè)備重量通常在80kg以內(nèi),2名操作人員即可完成現(xiàn)場(chǎng)作業(yè),測(cè)試單條長(zhǎng)度1km的10kV電纜僅需要20-30分鐘,測(cè)試效率是傳統(tǒng)工頻耐壓的4-6倍,可適用于新電纜交接驗(yàn)收、在運(yùn)電纜預(yù)防性試驗(yàn)、故障后隱患排查、老舊電纜延壽評(píng)估等多種場(chǎng)景,應(yīng)用范圍更為廣泛。
從全生命周期成本維度對(duì)比,傳統(tǒng)耐壓試驗(yàn)的單次測(cè)試成本較低,10kV電纜單公里測(cè)試成本約為800-1200元,僅為OWTS測(cè)試成本的50%-70%,但由于其無(wú)法發(fā)現(xiàn)早期隱患,電纜投運(yùn)后發(fā)生故障的概率較高。根據(jù)中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)2025年發(fā)布的《配網(wǎng)停電損失評(píng)估報(bào)告》,10kV電纜故障平均每起造成的直接經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)12萬(wàn)元,間接供電損失可達(dá)30萬(wàn)元以上。而OWTS雖然單次測(cè)試成本較高,但可提前發(fā)現(xiàn)80%以上的早期絕緣隱患,使電纜故障發(fā)生率降低70%以上,全生命周期內(nèi)的電纜運(yùn)維總成本可降低40%以上,長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)效益更為顯著。
國(guó)內(nèi)及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)已明確了OWTS與傳統(tǒng)耐壓試驗(yàn)的應(yīng)用邊界,為電纜檢測(cè)方法的選型提供了*依據(jù)。
國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)層面,《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》(DL/T 596-2021)明確規(guī)定,35kV及以下油浸紙絕緣電纜的預(yù)防性試驗(yàn)可采用直流耐壓試驗(yàn),10kV及以上XLPE電纜的預(yù)防性試驗(yàn)優(yōu)先采用振蕩波局放測(cè)試,直流耐壓試驗(yàn)不得用于10kV及以上XLPE電纜的預(yù)防性試驗(yàn)?!额~定電壓1kV(Um=1.2kV)到35kV(Um=40.5kV)擠包絕緣電力電纜及附件 第4部分:附件試驗(yàn)要求》(GB/T 12706.4-2020)規(guī)定,電纜附件安裝后的交接試驗(yàn)可采用振蕩波局放測(cè)試作為驗(yàn)收依據(jù),局放閾值為100pC,超過(guò)閾值的附件需重新安裝或更換。國(guó)網(wǎng)2025年發(fā)布的《電纜振蕩波局放測(cè)試作業(yè)規(guī)范》進(jìn)一步細(xì)化了測(cè)試流程,明確不同電壓等級(jí)電纜的測(cè)試電壓、加壓時(shí)間、局放判定閾值等參數(shù),其中10kV電纜的測(cè)試電壓為1.7倍額定電壓,加壓時(shí)間為1分鐘,局放異常閾值為50pC,缺陷判定閾值為100pC。
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)層面,國(guó)際電工委員會(huì)發(fā)布的《額定電壓150kV(Um=170kV)到500kV(Um=550kV)擠包絕緣電力電纜及其附件的試驗(yàn)方法和要求》(IEC 62067:2019)明確將振蕩波局放測(cè)試列為電纜狀態(tài)評(píng)估的推薦方法,要求對(duì)運(yùn)行年限超過(guò)10年的高壓電纜每3年開(kāi)展一次OWTS檢測(cè)?!陡唠妷涸囼?yàn)技術(shù) 局部放電測(cè)量》(IEC 60270:2015)也對(duì)OWTS的局放測(cè)試精度、校準(zhǔn)方法等做出了統(tǒng)一規(guī)定,為全球范圍內(nèi)的技術(shù)應(yīng)用提供了標(biāo)準(zhǔn)支撐。目前我國(guó)OWTS相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求已與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌,部分指標(biāo)如局放檢測(cè)下限、定位精度等要求甚至高于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),為技術(shù)的規(guī)?;茝V奠定了基礎(chǔ)。
電纜檢測(cè)方法的選型需結(jié)合應(yīng)用場(chǎng)景、電壓等級(jí)、電纜類型、檢測(cè)目標(biāo)等因素綜合確定,充分發(fā)揮兩類技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。
新敷設(shè)電纜交接驗(yàn)收?qǐng)鼍跋?,?duì)于35kV及以上XLPE電纜,建議采用OWTS作為核心檢測(cè)手段,同步開(kāi)展局放檢測(cè)和耐壓性能判定,精準(zhǔn)識(shí)別電纜敷設(shè)和附件安裝過(guò)程中產(chǎn)生的缺陷,避免帶隱患投運(yùn);對(duì)于10kV XLPE電纜,若項(xiàng)目預(yù)算有限,可采用傳統(tǒng)超低頻耐壓試驗(yàn)作為補(bǔ)充,但對(duì)于重要負(fù)荷區(qū)域的電纜,仍優(yōu)先采用OWTS檢測(cè);對(duì)于1kV及以下低壓電纜,由于其絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、故障影響范圍小,可采用傳統(tǒng)直流耐壓試驗(yàn),控制檢測(cè)成本。
在運(yùn)電纜預(yù)防性試驗(yàn)場(chǎng)景下,對(duì)于運(yùn)行年限超過(guò)5年的10kV及以上XLPE電纜,要求每3年開(kāi)展一次OWTS檢測(cè),定位局部放電缺陷,根據(jù)缺陷的嚴(yán)重程度安排差異化檢修,替代傳統(tǒng)的定期耐壓試驗(yàn),避免對(duì)絕緣造成不必要的損傷;對(duì)于運(yùn)行年限不足5年的電纜,可適當(dāng)延長(zhǎng)檢測(cè)周期至5年。目前國(guó)內(nèi)主流的振蕩波測(cè)試設(shè)備如康高特RDAC-35/10電纜振蕩波局部放電測(cè)試系統(tǒng),已實(shí)現(xiàn)35kV及以下電壓等級(jí)電纜的全自動(dòng)測(cè)試,局放檢測(cè)下限可達(dá)2pC,定位誤差小于0.5m,符合DL/T 846.6-2018的技術(shù)要求,可有效支撐各類預(yù)防性試驗(yàn)場(chǎng)景的作業(yè)需求。
電纜故障排查與狀態(tài)評(píng)估場(chǎng)景下,對(duì)于發(fā)生過(guò)跳閘、過(guò)熱、外力破壞等異常的電纜,優(yōu)先采用OWTS進(jìn)行全段檢測(cè),定位隱性缺陷,避免故障重復(fù)發(fā)生,傳統(tǒng)耐壓試驗(yàn)不適用該場(chǎng)景,因?yàn)闇y(cè)試過(guò)程中可能引發(fā)電纜擊穿,擴(kuò)大故障范圍。老舊電纜延壽評(píng)估場(chǎng)景下,對(duì)于運(yùn)行年限超過(guò)20年的XLPE電纜,采用OWTS開(kāi)展定期檢測(cè),結(jié)合局部放電信號(hào)的趨勢(shì)分析,評(píng)估電纜的剩余使用壽命,為電網(wǎng)改造計(jì)劃的制定提供數(shù)據(jù)支撐,避免不必要的電纜更換,降低電網(wǎng)改造成本。
未來(lái)電纜檢測(cè)技術(shù)將向多技術(shù)融合、智能化、數(shù)字化方向發(fā)展,行業(yè)需進(jìn)一步完善標(biāo)準(zhǔn)體系、加強(qiáng)人員培訓(xùn)、推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新,提升電纜檢測(cè)的整體水平。
技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)層面,一是多技術(shù)融合,OWTS與超高頻局放檢測(cè)、超聲波局放檢測(cè)、紅外熱成像等技術(shù)的融合應(yīng)用將成為主流,可進(jìn)一步提升復(fù)雜場(chǎng)景下的缺陷識(shí)別準(zhǔn)確率,降低誤判率;二是智能化,結(jié)合人工智能算法實(shí)現(xiàn)局部放電信號(hào)的自動(dòng)識(shí)別和缺陷類型的自動(dòng)判定,減少對(duì)操作人員經(jīng)驗(yàn)的依賴,提升檢測(cè)結(jié)果的一致性和可靠性;三是數(shù)字化,檢測(cè)數(shù)據(jù)將自動(dòng)接入電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)管理平臺(tái),實(shí)現(xiàn)電纜全生命周期的狀態(tài)管控,為預(yù)測(cè)性維護(hù)提供數(shù)據(jù)支撐。
行業(yè)建議層面,一是完善標(biāo)準(zhǔn)體系,加快出臺(tái)110kV及以上高壓電纜OWTS檢測(cè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),統(tǒng)一不同電壓等級(jí)電纜的局放判定閾值和測(cè)試流程,規(guī)范數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式,實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)的跨平臺(tái)共享;二是加強(qiáng)人員培訓(xùn),針對(duì)電力運(yùn)維人員開(kāi)展OWTS技術(shù)的操作培訓(xùn)和數(shù)據(jù)分析能力培訓(xùn),建立統(tǒng)一的人員資質(zhì)認(rèn)定體系,提升檢測(cè)作業(yè)的規(guī)范性;三是鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新,加大對(duì)國(guó)產(chǎn)檢測(cè)設(shè)備研發(fā)的支持力度,提升OWTS設(shè)備的檢測(cè)精度和環(huán)境適應(yīng)性,降低設(shè)備采購(gòu)成本,推動(dòng)該技術(shù)在中小電力企業(yè)和地方電網(wǎng)的普及應(yīng)用。
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