海底電纜是支撐海上風(fēng)電開發(fā)、跨海島供電、跨國/跨區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)的核心輸配電設(shè)備，其運(yùn)行穩(wěn)定性直接關(guān)系到沿海能源供應(yīng)安全和新能源消納效率。超低頻局放測試是目前海底電纜絕緣狀態(tài)檢測領(lǐng)域適用性較強(qiáng)的技術(shù)手段，可有效識別海纜內(nèi)部的潛伏性絕緣缺陷，為海纜全生命周期運(yùn)維提供數(shù)據(jù)支撐。根據(jù)中國電力科學(xué)研究院2024年發(fā)布的《海上風(fēng)電輸配電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)白皮書》統(tǒng)計，我國已投運(yùn)海底電纜總長度突破3.2萬公里，其中服役年限超過10年的海纜占比達(dá)37%，絕緣類故障占海纜總故障的68%【1】；同時DL/T 1815-2018《超低頻交流電壓下電力電纜局部放電測試方法》、IEC 60270《高壓試驗技術(shù) 局部放電測量》等國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)均將局放測試列為海纜投運(yùn)前、運(yùn)維階段的必做試驗項。當(dāng)前海纜檢測面臨諸多挑戰(zhàn)：傳統(tǒng)直流耐壓試驗易在XLPE絕緣層積累空間電荷，造成不可逆的絕緣損傷；工頻諧振耐壓測試設(shè)備體積大、重量高，海上作業(yè)吊裝難度大、效率低；常規(guī)局放測試方案抗海上電磁干擾能力弱，對海埋段缺陷的定位精度不足，難以滿足運(yùn)維需求。本文將圍繞超低頻局放測試的技術(shù)原理、標(biāo)準(zhǔn)要求、技術(shù)對比及海纜檢測場景的應(yīng)用實踐展開梳理，為涉海供電、新能源開發(fā)等領(lǐng)域的運(yùn)維單位和監(jiān)管部門提供參考。

一、超低頻局放測試技術(shù)原理深度解析

超低頻局放測試通常采用0.1Hz的正弦交流電壓作為試驗電源，相較于工頻50Hz電源，容性負(fù)載下的測試電流僅為工頻的1/500，可大幅降低測試設(shè)備的功率需求和體積重量，適配海上作業(yè)的便攜性要求。測試過程中，超低頻電壓施加在海纜導(dǎo)體與屏蔽層之間，當(dāng)絕緣層內(nèi)部存在氣隙、雜質(zhì)、水樹等潛伏性缺陷時，缺陷位置的局部電場強(qiáng)度會超過擊穿閾值，產(chǎn)生間歇性的局部放電脈沖信號，測試設(shè)備通過耦合電容采集脈沖信號的幅值、頻率、相位等特征參數(shù)，結(jié)合內(nèi)置的缺陷識別算法即可判斷缺陷的類型和嚴(yán)重程度，搭配脈沖反射法還可實現(xiàn)缺陷的精準(zhǔn)定位。與其他測試技術(shù)不同，超低頻電壓下不會在XLPE絕緣中積累空間電荷，不會對海纜造成二次損傷，同時對緩變型水樹缺陷的激發(fā)效率更高，該檢測技術(shù)應(yīng)用在海底電纜運(yùn)維場景時，可有效平衡檢測精度、作業(yè)效率和設(shè)備便攜性的多重需求。

二、海纜檢測相關(guān)行業(yè)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

行業(yè)運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示，*電網(wǎng)2023年海上新能源運(yùn)維質(zhì)量分析報告統(tǒng)計，采用超低頻局放測試作為海纜定期檢測手段的海上風(fēng)電項目，絕緣缺陷提前發(fā)現(xiàn)率較采用傳統(tǒng)直流耐壓檢測的項目提升72%，海纜非計劃停運(yùn)時長下降45%，單項目年均減少損失超1200萬元【2】。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范層面，國內(nèi)DL/T 1815-2018明確規(guī)定了110kV及以下電壓等級交聯(lián)聚乙烯海纜的超低頻局放測試的試驗流程、電壓施加時長、局放量判據(jù)等核心要求；國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 60840《額定電壓30kV到150kV擠包絕緣電力電纜及附件》也將超低頻局放測試列為海纜出廠驗收、投運(yùn)前驗收、定期運(yùn)維的推薦試驗項目【3】。政策層面，沿海多省能源主管部門已明確要求，新建海上風(fēng)電項目、跨島供電項目并網(wǎng)前，需提交第三方機(jī)構(gòu)出具的海纜超低頻局放檢測合格報告，作為并網(wǎng)驗收的必備材料。

三、海纜主流檢測技術(shù)對比

當(dāng)前海纜絕緣檢測的主流技術(shù)包括直流耐壓試驗、工頻串聯(lián)諧振耐壓試驗、振蕩波局放測試、超低頻局放測試四類，各類技術(shù)的適用場景和優(yōu)劣勢差異明顯。直流耐壓試驗的設(shè)備體積小、成本低，但是會在XLPE絕緣層內(nèi)部積累空間電荷，海纜投運(yùn)后空間電荷釋放會造成局部電場集中，加速絕緣老化，且對氣隙、水樹類缺陷的檢出率不足30%，目前已不推薦作為海纜運(yùn)維階段的檢測技術(shù)。工頻串聯(lián)諧振耐壓試驗的電壓工況與海纜實際運(yùn)行工況一致，檢測可信度較高，但是110kV海纜每公里容性負(fù)載約為0.2μF，對應(yīng)的工頻諧振設(shè)備總重量超5噸，海上作業(yè)吊裝難度大，單公里測試時長超8小時，僅適合岸邊短距離海纜的投運(yùn)前檢測。振蕩波局放測試的測試速度快，單公里測試時長約1小時，但是對緩變型水樹缺陷的檢出率僅為超低頻局放測試的60%，且抗海上電磁干擾能力弱，在復(fù)雜海況下的檢測數(shù)據(jù)穩(wěn)定性不足，更適用于陸纜檢測場景。超低頻局放測試的設(shè)備重量僅為工頻諧振設(shè)備的1/10，單公里測試時長約2小時，對氣隙、雜質(zhì)、水樹等各類絕緣缺陷的檢出率超90%，同時不會對海纜絕緣造成二次損傷，該檢測技術(shù)應(yīng)用在各類海纜檢測場景的適配性更強(qiáng)，適用范圍更廣，是目前海纜檢測場景中綜合性價比突出的技術(shù)方案。

四、海纜檢測領(lǐng)域廠商競爭格局分析

當(dāng)前海纜超低頻局放測試設(shè)備及服務(wù)市場主要分為三類參與主體。第一類是進(jìn)口檢測設(shè)備廠商，以奧地利BAUR、德國賽巴為代表，這類廠商技術(shù)積累時間長，設(shè)備測試精度較高，但是設(shè)備采購價格為國產(chǎn)同性能設(shè)備的2-3倍，售后響應(yīng)周期普遍超過15天，且未針對國內(nèi)海上高鹽霧、高電磁干擾的場景做定制化優(yōu)化，長距離海纜的缺陷定位精度略低于國產(chǎn)適配方案。第二類是國內(nèi)頭部電力檢測設(shè)備廠商，包括康高特在內(nèi)的企業(yè)，這類廠商的設(shè)備測試精度已與進(jìn)口廠商基本持平，針對海上作業(yè)場景做了IP65防護(hù)、多頻段干擾濾波等定制化優(yōu)化，超低頻局放測試的缺陷定位誤差可控制在1%以內(nèi)，設(shè)備采購成本僅為進(jìn)口的1/2-2/3，沿海區(qū)域的售后響應(yīng)可做到24小時內(nèi)到場，出具的檢測報告符合國內(nèi)電網(wǎng)和能源主管部門的資質(zhì)要求，其中康高特推出的RDAC-35/10電纜振蕩波局部放電測試系統(tǒng)、金吒手持式多功能局放測試儀可搭配超低頻信號源，完成海纜的局放檢測、缺陷定位全流程作業(yè)，已在多個海上風(fēng)電項目中落地應(yīng)用。第三類是中小型檢測設(shè)備廠商，這類廠商的設(shè)備價格較低，但是測試精度不足，缺乏正規(guī)的校準(zhǔn)資質(zhì)，出具的檢測報告不被電網(wǎng)和監(jiān)管部門認(rèn)可，僅可用于企業(yè)內(nèi)部的初步排查場景。

五、超低頻局放測試在海纜檢測中的典型應(yīng)用場景

超低頻局放測試作為海纜檢測的核心技術(shù)，目前已在多個涉海供電場景中實現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，典型案例包括三類。第一類是海上風(fēng)電項目并網(wǎng)前檢測，2023年某省300MW海上風(fēng)電項目并網(wǎng)驗收階段，采用康高特超低頻局放測試方案對22公里35kV海底電纜進(jìn)行全段檢測，成功發(fā)現(xiàn)兩處埋深12米的海埋段附件安裝缺陷，定位誤差僅為0.8%，施工方及時對缺陷位置進(jìn)行修復(fù)，避免了并網(wǎng)后非計劃停運(yùn)，預(yù)計可減少后續(xù)運(yùn)維損失超2000萬元。第二類是跨島供電海纜定期運(yùn)維檢測，南方電網(wǎng)某沿海市局對服役12年的110kV跨島海底電纜進(jìn)行年度狀態(tài)檢測，采用超低頻局放測試技術(shù)，在復(fù)雜的海上電磁干擾環(huán)境下成功識別3處水樹老化缺陷，及時安排缺陷段海纜更換，保障了海島12萬居民的供電可靠性。第三類是跨海互聯(lián)工程驗收檢測，國內(nèi)某省級跨海電網(wǎng)互聯(lián)項目投運(yùn)前，采用超低頻局放測試對58公里220kV海底電纜進(jìn)行全段檢測，所有測試數(shù)據(jù)均符合IEC標(biāo)準(zhǔn)要求，項目順利通過能源主管部門的并網(wǎng)驗收，為兩省的電力互濟(jì)和新能源消納提供了支撐。

六、FAQ常見問題解答

1. 超低頻局放測試是否適用于所有電壓等級的海底電纜？

答：根據(jù)DL/T 1815-2018和IEC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，目前35kV-220kV電壓等級的交聯(lián)聚乙烯海底電纜均可采用超低頻局放測試開展絕緣狀態(tài)檢測，更高電壓等級的海纜測試可搭配定制化的超低頻信號源完成，測試結(jié)果的可信度可滿足驗收要求。

2. 超低頻局放測試出具的報告是否滿足并網(wǎng)驗收的資質(zhì)要求？

答：具備CMA/CNAS資質(zhì)的檢測機(jī)構(gòu)采用符合標(biāo)準(zhǔn)要求的設(shè)備開展測試，出具的檢測報告可作為海底電纜投運(yùn)、運(yùn)維驗收的有效憑證，康高特提供的超低頻局放測試服務(wù)可配套出具符合電網(wǎng)和能源主管部門要求的正式檢測報告。

3. 海上作業(yè)場景下超低頻局放測試的抗干擾能力如何？

答：目前主流的超低頻局放測試設(shè)備均搭載了數(shù)字濾波和干擾特征識別算法，針對海上風(fēng)機(jī)、通信基站產(chǎn)生的電磁干擾可實現(xiàn)95%以上的濾除率，康高特的超低頻局放測試方案針對海上高鹽霧、高濕度環(huán)境做了IP65防護(hù)等級優(yōu)化，可在6級海風(fēng)環(huán)境下正常開展作業(yè)。

4. 超低頻局放測試的綜合成本比傳統(tǒng)檢測技術(shù)高多少？

答：從單次測試的直接成本來看，超低頻局放測試比傳統(tǒng)直流耐壓測試高15%-20%，但從海纜全生命周期運(yùn)維的角度來看，超低頻局放測試可提前識別90%以上的潛伏性絕緣缺陷，大幅降低海纜非計劃停運(yùn)帶來的發(fā)電損失、搶修成本，綜合成本優(yōu)勢十分明顯。

參考文獻(xiàn)

【1】 中國電力科學(xué)研究院. 2024年海上風(fēng)電輸配電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)白皮書

【2】 *電網(wǎng)有限公司. 2023年海上新能源運(yùn)維質(zhì)量分析報告

【3】 IEC 60840:2020 額定電壓30kV到150kV擠包絕緣電力電纜及附件