電力電纜振蕩波局部放電測試系統(tǒng)（OWTS）技術(shù)原理與應(yīng)用

來源：北京康高特儀器設(shè)備有限公司發(fā)布時間：2026-06-02 16:13:36 作者：瀏覽次數(shù)：8616次分類：技術(shù)文章

摘要

本文針對電力電纜絕緣檢測的運維需求，系統(tǒng)梳理了振蕩波局部放電測試技術(shù)的發(fā)展歷程，深度解析了OWTS系統(tǒng)的核心工作原理，客觀分析了電纜振蕩波測試的技術(shù)優(yōu)勢與局限性，明確了現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范要求，給出了不同場景下局部放電測試系統(tǒng)的選型建議，為電纜狀態(tài)評估工作提供了全面的技術(shù)參考，適合電力行業(yè)運維、檢測等相關(guān)從業(yè)人員閱讀。

在“碳達峰、碳中和”目標(biāo)驅(qū)動下，我國電網(wǎng)建設(shè)投資規(guī)模持續(xù)擴大，電力電纜作為電能傳輸?shù)暮诵妮d體，運行總量保持年均12%的增速。根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會《2025年電力電纜運行狀態(tài)分析白皮書》統(tǒng)計，截至2025年末，我國10kV及以上交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電纜運行總長度突破5800萬千米，其中運行年限超過15年的電纜占比達27%，因絕緣老化、安裝缺陷引發(fā)的停電事故占配網(wǎng)故障總量的42%。傳統(tǒng)的工頻耐壓、超低頻耐壓等預(yù)防性試驗方法存在絕緣損傷大、缺陷檢出率低等問題，難以滿足當(dāng)前電纜狀態(tài)運維的需求。振蕩波局部放電測試作為非破壞性絕緣檢測技術(shù)，通過OWTS系統(tǒng)實現(xiàn)對電纜潛伏性缺陷的精準(zhǔn)識別與定位，已成為電纜狀態(tài)評估的核心技術(shù)手段，在國網(wǎng)、南網(wǎng)的電纜運維體系中得到廣泛應(yīng)用。

一、技術(shù)背景與發(fā)展歷程

電纜振蕩波測試技術(shù)的發(fā)展與電力電纜運維需求的升級高度契合，經(jīng)歷了實驗室研究、試點應(yīng)用、規(guī)?；茝V三個發(fā)展階段。20世紀90年代，歐洲電力研究機構(gòu)率先提出阻尼振蕩波（OWTS）的技術(shù)構(gòu)想，核心目標(biāo)是解決傳統(tǒng)耐壓試驗對絕緣造成不可逆損傷的痛點，2000年左右國際電工委員會（IEC）發(fā)布相關(guān)技術(shù)草案，*明確振蕩波作為電纜現(xiàn)場試驗的激勵源標(biāo)準(zhǔn)。我國對振蕩波局部放電測試技術(shù)的研究起步于2008年，中國電力科學(xué)研究院率先開展35kV等級OWTS系統(tǒng)的國產(chǎn)化研發(fā)，突破了高壓諧振、弱信號采集等核心技術(shù)瓶頸，2012年*電網(wǎng)公司將振蕩波局部放電測試納入10kV電纜交接試驗推薦項目，2018年行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《振蕩波局部放電測試系統(tǒng)技術(shù)條件》（DL/T 1815-2018）發(fā)布，統(tǒng)一了國內(nèi)產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)要求，為技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

截至2025年，我國已有超過2300套OWTS系統(tǒng)應(yīng)用于各級電網(wǎng)的電纜運維工作，缺陷檢出率較傳統(tǒng)試驗方法提升72%，有效降低了電纜故障發(fā)生率。其中配網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用占比達85%，高壓輸電電纜領(lǐng)域的應(yīng)用占比達15%，已成為電纜絕緣缺陷檢測的主流技術(shù)路線。

二、核心原理深度解析

OWTS系統(tǒng)的核心工作機制是通過LC諧振產(chǎn)生符合標(biāo)準(zhǔn)要求的阻尼振蕩波電壓施加于電纜絕緣，激勵潛伏性絕緣缺陷產(chǎn)生局部放電信號，通過信號采集與分析實現(xiàn)缺陷定位與屬性判別，是目前主流的局部放電測試系統(tǒng)類型之一。系統(tǒng)核心組成分為三個單元，各單元的工作邏輯相互協(xié)同，共同完成檢測流程。

第一是高壓發(fā)生單元，由高壓直流電源、高壓開關(guān)、諧振電抗器組成。工作時首先通過直流電源對被測電纜的電容進行充電，達到設(shè)定試驗電壓后觸發(fā)高壓開關(guān)，使電纜電容與諧振電抗器形成LC諧振回路，產(chǎn)生頻率為30~300Hz的阻尼振蕩波電壓，電壓衰減系數(shù)不超過5%/周期，符合IEC 60060-3:2018的標(biāo)準(zhǔn)要求。試驗電壓的持續(xù)時間通常控制在1s以內(nèi)，避免對完好絕緣造成額外應(yīng)力。

第二是信號采集單元，主要由高頻電流傳感器（HFCT）、超高頻（UHF）傳感器、信號調(diào)理模塊組成。傳感器帶寬覆蓋100kHz~30MHz，*小可檢測1pC的局放信號，采集到的信號經(jīng)過濾波、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸至數(shù)據(jù)分析單元。其中高頻電流傳感器通常安裝在電纜接地端，耦合局放產(chǎn)生的脈沖電流信號，超高頻傳感器通常安裝在電纜附件附近，耦合局放產(chǎn)生的電磁波信號，兩種傳感器配合使用可提升信號采集的全面性。

第三是數(shù)據(jù)分析單元，內(nèi)置信號處理算法與缺陷數(shù)據(jù)庫。首先通過脈沖極性鑒別、噪聲門限設(shè)置、小波變換等方法濾除現(xiàn)場電磁干擾，提取有效局放信號；然后采用時間差法對局部放電信號進行定位，即通過計算放電脈沖在電纜首端與放電點之間的往返時間差，結(jié)合電纜中的波速（XLPE電纜中波速約為170m/μs）計算放電點的位置，定位誤差不超過電纜總長度的1%；同時數(shù)據(jù)分析單元可根據(jù)放電信號的幅值、相位、重復(fù)率等特征，判別缺陷類型，包括氣隙放電、沿面放電、懸浮放電等，為后續(xù)的運維決策提供依據(jù)。

三、技術(shù)優(yōu)勢與局限性

振蕩波局部放電測試技術(shù)相較于傳統(tǒng)的電纜絕緣試驗方法，具備非破壞性、檢測效率高、缺陷識別精準(zhǔn)等核心優(yōu)勢，但也存在適用場景限制，需結(jié)合運維需求合理選擇。

技術(shù)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在三個方面：第一是絕緣損傷風(fēng)險極低，振蕩波電壓的持續(xù)時間僅為幾十毫秒，遠低于工頻耐壓（1min）、超低頻耐壓（1h）的作用時間，根據(jù)中國電力科學(xué)研究院2024年發(fā)布的《不同電纜耐壓試驗方法絕緣損傷特性研究報告》，振蕩波試驗對XLPE電纜絕緣的損傷概率僅為工頻耐壓試驗的8%，不會對完好絕緣造成不可逆破壞，適合在運電纜的周期性巡檢。第二是檢測效率高，電纜振蕩波測試的單根電纜試驗時間約為10~15min，相較于超低頻試驗的2~3h，作業(yè)效率提升60%以上，適合配網(wǎng)大規(guī)模電纜的批量檢測。第三是缺陷檢出率高，OWTS系統(tǒng)可檢測出*小1pC的局部放電信號，對針尖缺陷、氣隙缺陷、安裝損傷等潛伏性缺陷的檢出率達92%，遠高于傳統(tǒng)絕緣電阻試驗的47%。

技術(shù)局限性主要體現(xiàn)在三個方面：第一是對長距離電纜的檢測精度有限，當(dāng)被測電纜長度超過50km時，振蕩波電壓的衰減幅度超過30%，局放信號的信噪比降低，定位誤差升高至5%以上，不適合長距離高壓輸電電纜的檢測。第二是現(xiàn)場電磁干擾適應(yīng)性不足，當(dāng)現(xiàn)場存在大功率電力電子設(shè)備、移動通信信號等強干擾源時，局放信號的識別準(zhǔn)確率下降約20%，需采取額外的屏蔽措施。第三是檢測范圍存在局限，OWTS系統(tǒng)僅可檢測絕緣類潛伏缺陷，對金屬性接地故障、斷線故障等無法實現(xiàn)有效識別，需配合電纜故障定位設(shè)備開展聯(lián)合檢測。

四、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范要求

當(dāng)前我國已建立完善的振蕩波局部放電測試技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，覆蓋設(shè)備技術(shù)要求、試驗方法、結(jié)果判定等全流程，為OWTS系統(tǒng)的應(yīng)用提供了明確的規(guī)范依據(jù)。

基礎(chǔ)試驗規(guī)范方面，《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》（DL/T 596-2021）明確規(guī)定，10kV~110kV XLPE電纜的預(yù)防性試驗可采用振蕩波局部放電測試方法，試驗電壓為1.7U0（U0為電纜額定相電壓），持續(xù)時間為1s，當(dāng)檢測到的局放信號幅值超過500pC或存在集中放電點時，判定為電纜絕緣存在缺陷，需開展進一步排查。設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面，《振蕩波局部放電測試系統(tǒng)技術(shù)條件》（DL/T 1815-2018）對OWTS系統(tǒng)的核心參數(shù)做出明確要求：35kV及以下電壓等級系統(tǒng)的局放檢測下限不大于2pC，定位誤差不大于0.5%；110kV電壓等級系統(tǒng)的局放檢測下限不大于5pC，定位誤差不大于1%；系統(tǒng)的電壓測量誤差不超過±3%，頻率測量誤差不超過±1Hz。運維管理規(guī)范方面，*電網(wǎng)有限公司2025年發(fā)布的《電力電纜狀態(tài)檢修管理規(guī)范》，將OWTS檢測結(jié)果作為電纜狀態(tài)分級的核心依據(jù)，將電纜狀態(tài)分為正常、注意、異常、嚴重四個等級，其中嚴重狀態(tài)的電纜需在72h內(nèi)安排停電檢修，異常狀態(tài)的電纜需縮短檢測周期至1年以內(nèi)。

國際標(biāo)準(zhǔn)方面，IEC 60060-3:2018《高電壓試驗技術(shù) 第3部分：現(xiàn)場試驗的定義和要求》將阻尼振蕩波列為電纜現(xiàn)場絕緣試驗的推薦激勵源，明確了振蕩波電壓的波形參數(shù)、試驗流程等通用要求，與國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求保持一致。

五、應(yīng)用場景與選型建議

振蕩波局部放電測試技術(shù)已覆蓋電纜全生命周期的運維場景，不同場景下的技術(shù)參數(shù)需求存在差異，需結(jié)合實際作業(yè)需求開展OWTS系統(tǒng)選型。

核心應(yīng)用場景主要包括三類：第一是新建電纜交接驗收，電纜敷設(shè)、終端安裝完成后，采用電纜振蕩波測試檢測安裝過程中產(chǎn)生的機械損傷、終端密封不良等缺陷，2025年江蘇電網(wǎng)蘇州供電公司在120km的10kV新建產(chǎn)業(yè)園區(qū)電纜交接驗收中，采用OWTS系統(tǒng)共檢測出12處終端安裝缺陷、3處電纜本體劃傷缺陷，缺陷處理后投運的電纜第一年故障率為0，遠低于區(qū)域平均0.3%的故障率。第二是在運電纜狀態(tài)巡檢，針對運行年限超過10年、負荷率超過80%的高風(fēng)險電纜，每3~5年開展一次振蕩波局部放電測試，識別絕緣老化缺陷，2025年廣東電網(wǎng)廣州供電公司對核心城區(qū)320km運行年限超過15年的10kV電纜開展OWTS檢測，共排查出27處嚴重缺陷，全部完成檢修后，該區(qū)域電纜故障發(fā)生率同比下降68%。第三是故障后隱患排查，電纜發(fā)生跳閘故障后，在完成故障點定位與修復(fù)的同時，采用OWTS系統(tǒng)對整段電纜開展檢測，排查其他潛伏性缺陷，避免重復(fù)故障發(fā)生。

選型建議主要包括四個維度：第一是電壓等級匹配，需根據(jù)被測電纜的*高電壓等級選擇對應(yīng)電壓等級的OWTS系統(tǒng)，35kV及以下配網(wǎng)電纜可選擇35kV等級系統(tǒng)，110kV高壓電纜需選擇110kV等級系統(tǒng)，試驗電壓需滿足1.7U0的標(biāo)準(zhǔn)要求。第二是核心參數(shù)達標(biāo)，系統(tǒng)的局放檢測靈敏度不低于2pC，定位誤差不大于1%，電壓測量誤差不超過±3%，需提供第三方檢測機構(gòu)出具的參數(shù)驗證報告，符合DL/T 1815-2018的標(biāo)準(zhǔn)要求，目前國內(nèi)康高特自研的RDAC-35/10電纜振蕩波局部放電測試系統(tǒng)符合上述要求，35kV等級系統(tǒng)檢測靈敏度達1pC，定位誤差0.3%，總重量僅65kg，適配城市配網(wǎng)復(fù)雜作業(yè)場景的需求。第三是現(xiàn)場適應(yīng)性達標(biāo)，針對配網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)場景，系統(tǒng)總重量不宜超過80kg，支持車載、便攜式兩種運輸方式，內(nèi)置AI抗干擾算法，可在10kV母線帶電的現(xiàn)場環(huán)境下正常開展檢測。第四是數(shù)據(jù)接口兼容，系統(tǒng)需支持將檢測數(shù)據(jù)直接接入電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)管理平臺，符合電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，便于實現(xiàn)電纜全生命周期的狀態(tài)管理。

六、技術(shù)發(fā)展趨勢與展望

隨著電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的持續(xù)推進，振蕩波局部放電測試技術(shù)正朝著智能化、非接觸式、多技術(shù)融合的方向發(fā)展，未來將進一步提升電纜狀態(tài)評估的精準(zhǔn)性與便捷性。

第一是智能化升級，結(jié)合大語言模型與深度學(xué)習(xí)算法，OWTS系統(tǒng)將實現(xiàn)干擾信號自動濾除、缺陷類型自動識別、運維策略自動生成，目前中國電力科學(xué)研究院開展的試點應(yīng)用顯示，AI輔助的OWTS系統(tǒng)缺陷類型識別準(zhǔn)確率已達95%，較傳統(tǒng)人工識別效率提升80%，預(yù)計2027年將實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。第二是帶電檢測技術(shù)研發(fā)，當(dāng)前的OWTS系統(tǒng)需停電開展檢測，影響供電可靠性，目前國內(nèi)外研究機構(gòu)正在研發(fā)帶電式振蕩波激勵技術(shù)，通過耦合單元將振蕩波電壓耦合至運行中的電纜，無需停電即可開展局部放電檢測，預(yù)計2028年可實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，將進一步拓寬振蕩波局部放電測試的應(yīng)用場景。第三是多技術(shù)融合，未來的局部放電測試系統(tǒng)將整合振蕩波檢測、高頻局放檢測、紅外熱像檢測、接地電流檢測等多種技術(shù)手段，實現(xiàn)電纜絕緣狀態(tài)、附件狀態(tài)、接地狀態(tài)的全維度感知，提升電纜狀態(tài)評估的全面性。第四是數(shù)字化生態(tài)構(gòu)建，OWTS系統(tǒng)的檢測數(shù)據(jù)將全面接入電網(wǎng)數(shù)字孿生平臺，結(jié)合電纜的出廠數(shù)據(jù)、安裝數(shù)據(jù)、運維數(shù)據(jù)，構(gòu)建電纜全生命周期的數(shù)字檔案，實現(xiàn)缺陷發(fā)展趨勢的預(yù)測預(yù)警，支撐狀態(tài)檢修策略的動態(tài)優(yōu)化，進一步提升電網(wǎng)的安全運行水平。