110kV電纜故障測(cè)尋技術(shù)研究與應(yīng)用

廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司貴港供電局

摘要：電力電纜供電由于占地面積少，供電安全、可靠，電纜電容可以提高功率因數(shù)等優(yōu)點(diǎn)占據(jù)著供電主導(dǎo)地位。但隨著電纜數(shù)量的不斷增多，國(guó)家城市電網(wǎng)改造工作的逐步推進(jìn)，電力電纜的故障探測(cè)工作的重要性就不言而喻了。本文結(jié)合電力電纜故障測(cè)尋的基本原理，分析了110kV 電纜故障測(cè)尋的影響因素，最后結(jié)合具體工程實(shí)例，探討了故障測(cè)尋技術(shù)的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電力電纜；測(cè)尋步驟；測(cè)尋技術(shù)

前言

電力電纜故障測(cè)尋技術(shù)可以迅速、準(zhǔn)確地確定電力電纜故障點(diǎn)，提高供電可靠性，減少故障修復(fù)費(fèi)用及停電損失。對(duì)于提高電纜故障處理速度，提高供電的穩(wěn)定性和可靠性有著重要的決定作用。尤其是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，更使得電纜故障探測(cè)技術(shù)面貌一新，進(jìn)入了智能化階段。因此合理地選擇故障測(cè)試設(shè)備和測(cè)試方法，不斷學(xué)習(xí)新的技術(shù)解決故障是電纜運(yùn)行人員應(yīng)當(dāng)努力地方向。

1、電力電纜故障測(cè)尋的基本原理和方法

1.1故障測(cè)尋步驟

電纜故障的原因大致可歸納為機(jī)械損傷、絕緣受潮、絕緣老化變質(zhì)、過(guò)電壓、設(shè)計(jì)和制作工藝不良、電纜的絕緣流失等幾個(gè)方面。電纜故障從形式上可分為串聯(lián)與并聯(lián)故障，其測(cè)尋步驟一般要經(jīng)過(guò)以下三個(gè)方面：

（1）電纜故障性質(zhì)診斷

電纜故障的性質(zhì)的診斷是電力電纜故障測(cè)尋的基礎(chǔ)，只有確定了故障性質(zhì)，才能選擇合適的故障預(yù)定位的方法。故障性質(zhì)的確定主要是指判斷故障是幾相故障；故障電阻是高阻還是低阻；故障原因是接地、短路還是斷線(xiàn)。一般來(lái)說(shuō)通過(guò)表面現(xiàn)象即可判定故障的性質(zhì)，特殊情況下需要進(jìn)行“導(dǎo)通試驗(yàn)”和直流耐壓試驗(yàn)來(lái)確定故障的性質(zhì)。

（2）故障預(yù)定位

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)故障預(yù)定位就是測(cè)算出故障點(diǎn)到電纜任意一端的距離。110kv電纜故障現(xiàn)場(chǎng)預(yù)定位方法通常有：二次脈沖法、脈沖電流法和弧發(fā)射法。

（3）測(cè)尋故障電纜的敷設(shè)路徑

為了方便對(duì)故障電纜進(jìn)行精確定點(diǎn)，及繪制埋地電纜敷設(shè)路徑的圖紙，就需要探測(cè)出該電纜的敷設(shè)路徑和埋設(shè)深度。一般通過(guò)向電纜中通入音頻信號(hào)電流，然后根據(jù)接收信號(hào)時(shí)電磁場(chǎng)的變化規(guī)律來(lái)確定敷設(shè)位置和深度。

（4）故障的精確定點(diǎn)

主要是通過(guò)聲磁同步法、音頻感應(yīng)法等方法來(lái)精確確定故障點(diǎn)的位置。其流程如圖1所示。

（圖1現(xiàn)場(chǎng)故障定位流程圖）

在具體的測(cè)尋的過(guò)程，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修改。如：電纜中間接頭出現(xiàn)閃絡(luò)性故障時(shí)，可以直接根據(jù)粗測(cè)得到的距離數(shù)據(jù)，不需要對(duì)故障線(xiàn)路進(jìn)行定點(diǎn)即可判定是否存在接頭故障。

1.2電纜離線(xiàn)測(cè)距方法

二次脈沖法可以測(cè)試高阻和閃絡(luò)性故障，易于識(shí)別和判讀。其工作原理為：測(cè)試時(shí)先用高壓信號(hào)發(fā)生器擊穿故障點(diǎn)，在起電弧期間，測(cè)試儀器發(fā)射一個(gè)低壓測(cè)試脈沖。由于這時(shí)的故障性質(zhì)實(shí)際上成了短路故障，因此可得到同低壓脈沖法測(cè)得的短路故障一樣的波形。具體來(lái)說(shuō)，就是先用高壓信號(hào)發(fā)生器使電纜的高阻故障擊穿放電，在高壓電弧產(chǎn)生的同時(shí)，用延弧器向故障電纜中投入一持續(xù)的、比較大的能量，來(lái)延長(zhǎng)電弧存在的時(shí)間；在電弧存在時(shí)通過(guò)耦合器向故障電纜中發(fā)射低壓脈沖信號(hào)，獲得并記錄下脈沖反射波形，此波形可稱(chēng)為帶電弧脈沖反射波形。由于電弧電阻很小，可認(rèn)為是短路故障，獲得的帶電弧脈沖反射波形是和發(fā)射脈沖波形極性相反的負(fù)脈沖，波形向下，二次脈沖原理接線(xiàn)在高壓電弧熄滅后（此時(shí)電纜故障點(diǎn)恢復(fù)到高阻狀態(tài)），再向電纜中發(fā)射一低壓脈沖信號(hào)，對(duì)低壓脈沖來(lái)說(shuō)此時(shí)反映的是電纜無(wú)故障的波形。將兩波形同時(shí)顯示在屏幕上，兩脈沖反射波形在故障點(diǎn)處出現(xiàn)明顯差異點(diǎn)，可很容易判斷故障點(diǎn)位置。

該方法測(cè)量精度高，可避免強(qiáng)烈電磁干擾。缺點(diǎn)就是儀器較多，當(dāng)故障點(diǎn)絕緣嚴(yán)重受潮時(shí)，測(cè)試時(shí)間較長(zhǎng)。二次低壓脈沖的控制難度因難以確定故障點(diǎn)維持低阻的時(shí)間而較大，測(cè)試成功率較低。

2、110kV 電纜故障測(cè)尋的影響因素分析

（1）絕緣問(wèn)題

絕緣老化問(wèn)題一般發(fā)生在電纜投入運(yùn)行的中后期，是導(dǎo)致后期故障率大幅上升的主要原因。其老化問(wèn)題可分為樹(shù)枝狀老化、附件材料老化等。該問(wèn)題發(fā)生的原因一般為電纜隧道、電纜密集區(qū)域通風(fēng)不良處或靠近穿管與其它熱力管道。并且由于長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷運(yùn)行及夏季的高溫，都會(huì)降低電纜整體絕緣，電纜的薄弱點(diǎn)很容易被擊穿。

（2）附件問(wèn)題

附近問(wèn)題主要包括：電纜中間接頭和終端頭制作質(zhì)量不高；電纜本體受環(huán)境影響出現(xiàn)熱脹冷縮現(xiàn)象，導(dǎo)致水分和潮氣進(jìn)入電纜附件內(nèi)部造成短路故障等。對(duì)于這些問(wèn)題要求安裝人員要嚴(yán)格遵循技術(shù)規(guī)程，確保電纜中間頭和終端頭的制作質(zhì)量符合施工要求。電纜中間接頭的制作人員必須要持證上崗，在制作過(guò)程中，盡量減少電纜中間接頭。

（3）電纜外護(hù)層問(wèn)題

電纜外護(hù)層故障的原因主要有硬物擦傷和施工遺留缺陷。對(duì)于這種故障要從電纜最初的選型和安裝開(kāi)始，進(jìn)行全過(guò)程控制，選擇硬度高、耐腐蝕的金屬護(hù)套。并且為了高電纜敷設(shè)質(zhì)量，應(yīng)嚴(yán)格控制施工環(huán)境和施工方法。

3電力電纜主絕緣故障測(cè)尋技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

二次脈沖法極大的簡(jiǎn)化了故障波形，有利于提高測(cè)試人員判斷故障的準(zhǔn)確率，提高故障的測(cè)試成功率。

3.1現(xiàn)場(chǎng)故障電纜概況

某110kV混合線(xiàn)路連接兩個(gè)220kv變電站，架空線(xiàn)路為1.993km，電纜線(xiàn)路4.04km，線(xiàn)路示意圖如圖2所示。該電纜線(xiàn)后期發(fā)生跳閘，A 相故障，經(jīng)過(guò)變電站故障錄波器記錄顯示，距離一段縱差保護(hù)動(dòng)作，測(cè)距 4.9km。

（圖2 110kV電纜線(xiàn)示意圖））