设备类型：电缆终端案例01
案例名称：超声检测电缆终端放电
单位名称：上海市电力公司市东电缆公司
1、装置厂家：北京国电迪扬电气设备有限公司
名称和型号：电缆终端局放超声测试仪 APDA/APD6
技术原理：
局部放电是指发生在电极之间但并未贯穿电极的微弱放电。

局部放电会产生超声波信号。

这个声波从内部放电点通过绝缘层向外表面传播。

由于从外表面到空气的耦合很弱，即声波能量的衰减严重，用一根玻璃纤维探测杆传导声波信号，探测杆头部接触电缆终端绝缘外部，末端接触声发射传感器。

探测杆有足够的绝缘强度，既可将声信号真实地传导过来，又可保证操作人员与带电设备有足够的安全距离，便于在现场的带电检测中推广。

技术指标参数：
测量灵敏度：5-50PC
仪器有两种操作模式：连续式和相位式
连续式模式下给出：
◆一个电源周期的信号有效值
◆一个电源周期的信号峰值
◆ 50Hz的频率相关性
◆ 100Hz的频率相关性
相位式模式给出：
◆局放发生的相位
采用超声传感器，通过玻璃纤维将放电的声音信号传到传感器
尺寸：250*150*310mm，
重量：20kg（含运输箱和附件）
装置图片：
2、案例经过
利用超声检测仪和红外热成像仪器，对市东电缆公司所属110kV和220kV 敞开式设备的变电站室内35kV电缆终端进行了普测；另外还检测了部分10kV 线路电缆终端。

所检测的电缆基本上都是XLPE电缆，电缆终端主要为冷缩型、预制型，个别为热缩型。

合计161组（每组含3相）。

普测共查出4组、含9相电缆终端存在局放缺陷，将这些缺陷相电缆终端截取数米，在实验室进行了试验：
（1）模拟现场工况，施加运行电压，用局放超声检测仪、红外热成像仪检测缺陷。

（2）局放试验。

采用常规局放试验方法，施加电压为交流1.5倍运行电压，即30kV，频率为50Hz。

试验后进行了解剖以寻求故障成因。

3、检测技术和分析评价方法
Ø东水3852预制型终端B相
在实验室和现场用局放检测仪均发现局放缺陷。

红外热成像未发现异常。

预制电缆终端的剥切尺寸要求
标尺要求外半导体层应留20mm，而这个终端的半导体层明显超过了要求，而且，主绝缘的截留长度超出标尺要求20mm。

导致预制件不能和半导体台阶紧密地配合。

由于半导体层过长，预制件不能压紧台阶，预制件和台阶之间存在空隙。

Ø思凌3701A相
变电站现场超声测量结果符合局放的特征。

在电缆终端的红外图像看到，局放信号最强的部位，温度也较高。

左图来自现场，最热点是25.8℃，其它部位温度是22.6℃。

右图来自实验室，最热点是23℃，背景是17.4℃。

剥去冷缩绝缘套管，发现半导体层切割得不齐，有3个突出的尖角；在半导体层上还发现有刀痕，会导致电场强度集中；剥切半导体层时，在主绝缘上留下了较深的刀印，且未进行合适的处理。

Ø思凌3711B相
现场超声测量结果符合局放的特征；红外热成像未发现过热点。

解剖：剥切半导体层时，在主绝缘上留下了较深的刀印，且未按规范进行玻璃片刮削，刀印里存在气隙；主绝缘表面没有用砂纸打磨处理过，主绝缘上会残留半导体微粒。

Ø思耀3704
杨思站思耀3704A相电缆，采用超声检测仪未发现局放特征。

施加1.5倍运行电压，进行常规局放试验，结果为局放量<10pC。

红外热成像发现接地线处有过热现象。

解剖：电缆终端制作工艺上未发现明显问题，但固定接地线的恒力弹簧，由于长期运行，弹性降低，接触面电阻变大，弹簧发热、发黑，导致电缆终端的这个部位温度过高。

4、经验体会
对缺陷电缆终端，在实验室进行了超声波带电检测、红外成像检测，并解剖了缺陷电缆终端，结果证明：
（1）超声波检测方法，对电缆终端的不良工艺引起的局放缺陷有较高的灵敏度。

（2）红外热成像不能准确检测局放缺陷，适用于检测各种原因引起的过热缺陷。

在电缆终端缺陷检测中，红外热成像和超声检测可以互为补充。

缺陷描述1
在电缆主绝缘层外部放置一截指型塑料带（长5厘米，宽2.1厘米，厚0.8毫米），110kV中间头叠加了2片这样的填充物，35kV放置了一片。

模拟气隙缺陷，并分别对其进行加压测试。

图6、指型塑料填充物模拟气隙缺陷
缺陷描述2
拇指盖大小的金属网丝放置于电缆中间接头处，距两根电缆的接头处10厘米，距外侧17.5厘米；如图7所示。

图7、在主绝缘层放置金属网
测试结果
对预设缺陷1的110kV电缆头施加电压，分别对加压至40kV、60kV、68kV、75kV、80kV和90kV的信号进行测试。

加压过程中，在40kV左右，局放量达到400pC，之后局放量开始下降，5分钟后保持在60 pC左右。

随着电压的上升局放量有所增加，在60kV至80kV间局放量都稳定在200pC左右。

超声测试在局放产生之初即有响应，随着电压的升高，信号峰值略有增加，频率成分2（100Hz 相关性）比频率成分1（50Hz）大。

其相位相关性和持续模式图谱如下，如8和图9所示。

图8为指型塑料填充物模拟气隙缺陷相位模式测试图谱
图9为指型塑料填充物模拟气隙缺陷持续模式测试图谱
对预设缺陷2的110kV电缆中间头，当电压升至20kV时局放为60pC，超声信号水平较背景已有明显增长。

峰值达0.5mV；加压至30和40kV时，局放量在60pC-90pC，超声信号峰值在0.5mV-1mV。

电压升至56kV,局放量达700pC-1000pC,而此时超声信号峰值达5mV-10mV, 瞬时可达15mV，如图10所示。

图10为主绝缘层放置金属网连续模式图谱
35kV测试程序与110kV电缆头类似，分别加压至30kV、40kV、44kV、48kV、
50kV、56kV和60kV下进行测试，放电量在200-400pC范围内波动，超声信号峰值在0.6mV-1.5mV范围内，相位相关性方面频率成分2（100Hz相关性）大于频率成分1（50Hz），频率成分1（50Hz）在测试过程中都很小，如图11,12所示。

图11为35kv和110kv电缆头类似持续模式测试图谱
图12为35kv和110kv电缆头类似持续模式测试图谱光纤砷化镓温度测试在持续加压过程中，未发生温度变化。

结果分析
从测试结果来看，出现局放的电缆头，其信号幅值相对于背景都有明显增加，尤其是出现50Hz或100Hz相位相关性，根据上述的相位图谱可以看到，其典型的图谱特征也呈现两簇信号集中区。

在电压较低时，频率成分1与频率成分2大小接近，电压越高，频率成分2越明显。

缺陷描述
选取两截35kV电缆，在一侧制作电缆终端头缺陷，削剥半导体层时留下16厘米长，宽0.5厘米的剑型缺陷（半导体切割面不齐）。

另一侧电缆终端头未做缺陷。

电缆在中间头的制作中，中间使用了一段5厘米直径的钢管，把两端电缆伸进，用气压钳压紧，在最中间的位置缠了大约1厘米高的细胶带，外侧正常用橡胶包装。

测试结果
局放量随着测试电压的增加而增加，超声信号也随着电压的增加而变大，分别对电缆终端每一层伞裙的前后左右进行测试，在缺陷位置处信号达到最大值，远离缺陷放电点5cm信号即明显变小，在模拟的各点缺陷处，均检测到超声信号，通过移动测试导杆可以找到信号的最大位置，也即放电点位置。

结果分析
对于多点缺陷，在加压过程中，弱的放电点信号会被更大的放电点信号掩盖，但利用超声信号的衰减特性，可以将局放定位在几个厘米以内，因此，对于多点缺陷，在测试当中不会受到影响。

局放量的变化与超声信号的变化，在测试中没有发现其有线性关系或特别的规律性。

认为最关键的是要求超声信号对于局放要有足够的灵敏度。

从测试的数据统计来看，超声局放的灵敏度可达2-50pC。