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摘要：10kV配电电缆的运行状态直接关系着城市配网的安全可靠供电，在长期运行过程中，受温度、湿度、高压、制作工艺等影响，导致电缆出现绝缘老化、受潮以及局部放电等缺陷，威胁电缆的正常运行。根据相关标准，通过介损值可以有效评估电缆的整体绝缘情况，然而单纯的以介损值为参考，无法实现电缆受潮进水缺陷点的精准定位，对现场的实际检修工作缺乏指导意义。鉴于此，本文提出了利用时域脉冲反射法（TDR）检测技术与介损值测量相结合的方式，通过检测反射波的极性变换，实现10kV配电电缆受潮进水缺陷点的准确定位。
关键词：0.1Hz超低频；配电电缆；介损；受潮定位；TDR
0 引言
随着城市电网的大力发展，10kV配电电缆的应用也越来越广泛，电缆的运行情况直接关系着供电的可靠性。由此可见，保障10kV配电电缆的安全可靠供电是保证配网稳定运行的重中之重[1]。
目前，10kV配电电缆所用的主绝缘材料主要为交联聚乙烯（XLPE）绝缘[2]，在长期运行中，受温度、湿度、热老化、电老化等影响，在运行过程中主要存在局部放电缺陷[3]和进水受潮[4]两类缺陷。鉴于此，当前在现场工作中针对10kV配电电缆的停电检测手段主要包括两个方面：1）局放检测手段[5]。主要包括有振荡波局放检测和0.1Hz超低频局放检测，通过对被试电缆施加特定的电压激发电缆中的局放缺陷产生局放脉冲波，利用时域脉冲反射法实现对局放缺陷的精准定位，该检测手段在现场应用中效果较好。2）绝缘介损值检测[6]。同样通过对被试电缆施加振荡波或是0.1Hz超低频电压，利用电压与电流之间的相位差计算得到被试电缆绝缘的介损值，然而，该方法仅能判断电缆整体是否存在进水受潮或水树枝老化，无法对电缆的受潮部位进行定位。在现场检测工作中，由于计划停电时间有限，在无法进行受潮部位定位的前提下，基本无法实现电缆整体更换，亦或是采取中间截断再次测量介损的方式不断查找受潮部位，由此可见，当前提高10kV配电电缆状态检测的关键之一在于找到有效实现电缆受潮部位定位的方法。
因此，本文重点讨论了TDR技术对电缆受潮进水缺陷部位定位的原理，通过在实际工作现场中的应用效果，表明通过判断反射波是否存在极性反转，可以有效对10kV配电电缆受潮进水缺陷点进行定位，解剖结果与检测结果一致。
1时域脉冲反射法（TDR）检测技术
根据电缆的传输线及阻抗匹配原理可知，电磁波在电缆中传播的过程中，若存在阻抗不连续时，将导致电磁波存在反射现象。
若v为电磁波在电缆中的传播速度，t1为入射波传播时长，t2为反射波传播时长，为入射波和反射波的时间差，l为电缆全长，x为阻抗不匹配点距测试端的距离[7]：
(4)
(5)
(6)
当电缆局部存在进水受潮时，受潮部位同样存在阻抗不匹配的现象，此时，入射波阻抗ZX小于反射波阻抗ZC，由此可得，反射系数ρ为负数，因此，电缆进水受潮处不仅存在反射波，并且，反射波的极性会发生反转。通过极性判断即可实现电缆进水受潮部位的准确定位。
2现场检测情况分析
某电力公司针对某在运的10kV配电电缆进行了0.1Hz超低频检测，通过检测该电缆的介损值tan δ并结合TDR图谱分析发现该电缆介损值严重偏高，受潮情况严重，在距离测试端2334米处存在受潮进水的情况。
在进行“三合一”超低频局放检测前，需要采用TDR检测技术对电缆全长进行校验，校验结果如图2所示。根据TDR检测原理，向电缆注入的电磁波在遇到阻抗不匹配时会发生反射，通过检测注入波与反射波之间的时间差即可完成阻抗不匹配点的定位，通常来说电缆阻抗不匹配点包括有电缆终端、中间接头、进水受潮部位、其它因外力及绝缘劣化等，一般而言，电缆终端、中间接头以及进水受潮部位的阻抗不匹配程度相对较大，并且进水受潮导致的反射波会出现极性反转的现象。因此，从图中可以看出，图中从左到右，该电缆在a、b、c、d四处有明显的反射波，结合电缆台帐，这四处均为电缆中间接头，其中b、d两处的反射波形存在明显的极性反转的现象，结合介损检测结果，初步考虑这两处中间接头存在进水受潮的情况，由于检测当天送电压力较大，时间较为紧迫，仅对d处中间接头进行了更换。更换后，再次对该电缆进行复测，复测结果显示电缆整体介损值有所恢复，已经具备送电条件，随后将a处受潮进水点进行缺陷登记，待结合下次停电计划进行处理。
图2 现场TDR检测图谱
Fig.2 The figure obtained by TDR
根据IEEE Std 400.2TM-2013国际标准，该配电电缆介损值严重超标，处于高度风险，需要立即采取检修行动。随后将距测试端2334米处的中间接头位置进行了开断，以便重新制作中间接头。
开断过程中，该处中间接头大量出水，表明该处中间接头进水严重，也印证了TDR检测结果的准确性。
3结论
针对当前10kV配电电缆停电检测现场工作中无法有效定位电缆受潮部位的问题，本文详述了采用TDR检测技术结合超低频介损值测量的方式，准确定位了配电电缆的受潮部位。主要结论如下：
1、0.1Hz超低频检测技术能够准确测量电缆的介损值，同一电压等级下的介损值变化趋势能够反应被试电缆是存在绝缘老化还是进水受潮。
2、TDR检测方式能够通过反射波是否存在极性反转实现10kV配电电缆受潮部位的准确定位。
参考文献
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[7]周封, 迟震, 伏圣群, et al. 基于脉冲反射法电缆故障定位脉冲源的设计[J]. 哈尔滨理工大学学报, 2014, 19(3):74-79.
作者简介：
王灿（1991—），男，博士，工程师，研究方向为配电电缆检测技术、复合绝缘材料绝缘性能、10kV配网带电作业技术等。