現(xiàn)代電力電纜的故障診斷技術(shù)分析

摘 要：為滿足社會(huì)生產(chǎn)需求，我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模不斷加大，相應(yīng)的逐漸有更多新型技術(shù)被應(yīng)用其中。電纜作為電網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)，一直以來都是研究的要點(diǎn)，不斷有新興技術(shù)與材料被應(yīng)用到電纜制造中，并取得了良好的效果。從電網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀來看，電纜網(wǎng)絡(luò)日益復(fù)雜，受生產(chǎn)質(zhì)量、施工行為以及后期維護(hù)等因素影響，使得電纜在運(yùn)行過程中出現(xiàn)各種故障。為提高電網(wǎng)運(yùn)行安全性，必須就常見故障進(jìn)行有效診斷，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行優(yōu)化，文章就此方面內(nèi)容進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：電力電纜；故障診斷；脈沖

1 電力電纜常見故障分析

1.1 責(zé)任區(qū)分

從責(zé)任角度對(duì)常見故障進(jìn)行區(qū)分，主要包括人主觀行為、設(shè)備客觀故障、正常運(yùn)行損毀以及自然環(huán)境因素等幾個(gè)方面，其中結(jié)合電力電纜運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行分析，主要故障為正常運(yùn)行損毀以及自然環(huán)境損毀。

1.2 性質(zhì)區(qū)分

按照性質(zhì)對(duì)電力電纜故障進(jìn)行劃分，則可以分為低阻故障、高阻故障、斷線故障、斷線接地或短路故障、泄露性故障以及閃絡(luò)性故障等，不同故障表現(xiàn)形式不同，產(chǎn)生的原因也存在很大差異。第一，低阻故障。所謂低阻故障即當(dāng)將電纜為一芯或者數(shù)芯時(shí)對(duì)地絕緣電阻，以及芯與芯之間絕緣電阻地域10Zc時(shí)，導(dǎo)體具有良好的連續(xù)性能。對(duì)電纜運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析時(shí)，因?yàn)?0Zc只是專業(yè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，并不能作為精確數(shù)值進(jìn)行研究，因此在確定電纜是否存在低阻故障時(shí)，可以選擇用低壓脈沖法進(jìn)行檢測(cè)。第二，斷線故障。斷線故障是電網(wǎng)運(yùn)行中比較常見的電纜故障，即在運(yùn)行過程中電纜芯正常，卻存在一芯或者數(shù)芯導(dǎo)體不連續(xù)的情況，需要結(jié)合實(shí)際情況來進(jìn)行分析，并采取合理的措施進(jìn)行優(yōu)化。第三，高阻故障。所謂高阻故障即電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，電纜一芯或者數(shù)芯對(duì)地絕緣電阻，或者是電纜芯與芯之間絕緣電阻值過小，并且導(dǎo)體具有良好的連續(xù)性能。

2 電力電纜故障發(fā)生原因分析

2.1 絕緣老化

第一，晶化原因。電網(wǎng)電纜在正常運(yùn)行過程中，其絕緣與保護(hù)層經(jīng)常會(huì)受到外界各項(xiàng)因素的影響而出現(xiàn)故障，如常見的振動(dòng)晶化疲勞，會(huì)造成電纜鉛包層產(chǎn)生裂縫，進(jìn)而受環(huán)境影響受潮，對(duì)電纜絕緣性能造成影響。第二，電場(chǎng)原因。電纜運(yùn)行環(huán)境存在多樣性，存在部分電纜長(zhǎng)期處于電場(chǎng)作用環(huán)境中，再加上其內(nèi)部含有氣隙，使得線路絕緣會(huì)在電纜內(nèi)部游離，也會(huì)在一定程度上對(duì)電纜絕緣性能造成影響。第三，化學(xué)原因。電纜在正常運(yùn)行過程中，如果絕緣介質(zhì)中出現(xiàn)電離情況，則會(huì)在氣隙中出現(xiàn)臭氧、硝酸等化學(xué)生成物，這樣如果不及時(shí)采取措施處理，勢(shì)必會(huì)對(duì)電纜絕緣層造成腐蝕，降低其絕緣性能。

2.2 機(jī)械損傷

機(jī)械損傷也是電纜故障處理要點(diǎn)之一，即便是較小的損傷當(dāng)時(shí)并未出現(xiàn)故障，在持續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間后也會(huì)逐漸發(fā)展成為故障。此類故障大部分為外力作用產(chǎn)生，如將交通超重、挖土、搬運(yùn)等造成電纜損傷，尤其是行駛車輛振動(dòng)或者沖擊性負(fù)荷使得電纜鉛包帶被損。也存在安裝過程中受損的情況，即操作行為不規(guī)范，安裝時(shí)造成電纜損傷，或者是機(jī)械牽引力過大拉傷電纜。另外，電力電纜運(yùn)行環(huán)境特殊，會(huì)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)變形，這樣就會(huì)對(duì)裝在管口或者支架位置的電纜出現(xiàn)外皮損傷的問題，影響電纜運(yùn)行安全性。

2.3 材料質(zhì)量

材料是決定電力電纜性能與質(zhì)量的關(guān)鍵性因素，隨著電纜制造行業(yè)的快速發(fā)展，逐漸有更多新型材料被應(yīng)用到電纜生產(chǎn)中，但是因?yàn)槿狈?shí)踐生產(chǎn)數(shù)據(jù)，很容易導(dǎo)致電纜在制造環(huán)節(jié)就存在一定質(zhì)量缺陷，如絕緣包纏過程中存在縫隙、皺紋以及破損等問題，在電纜投入使用后存在很大的幾率會(huì)出現(xiàn)故障。

3 電力電纜故障診斷技術(shù)分析

3.1 常見診斷方法

3.1.1 傳統(tǒng)方法。主要包括電阻電橋法、電容電橋法以及高壓電橋法等，不同方法所對(duì)應(yīng)的診斷故障不同。電阻電橋法是一種應(yīng)用比較廣泛的電纜故障檢測(cè)方法，主要應(yīng)用于單相接地以及相間短路絕緣電阻降低的電纜故障檢測(cè)，并且具有良好的應(yīng)用效果。而電容電橋檢測(cè)方法，則主要應(yīng)用于電纜斷線故障的檢測(cè)。從實(shí)際情況來看，傳統(tǒng)電纜故障診斷技術(shù)現(xiàn)在限制因素比較多，具有一定的局限性，還需要從實(shí)際需求上進(jìn)行分析，采取一定措施來做更進(jìn)一步的優(yōu)化，爭(zhēng)取不斷提高電纜故障診斷效果，為故障的消除提供依據(jù)。

3.1.2 脈沖反射法。第一，低壓脈沖法。在實(shí)踐工作中一般被用于小于10Zc的絕緣電阻電纜故障的診斷，以傳輸線理論為分析依據(jù)，對(duì)被測(cè)電纜輸送脈沖電壓，如果此脈沖在電纜傳輸中遇到故障點(diǎn)，或者是中間接頭以及電纜終端時(shí)，會(huì)因?yàn)樽杩拱l(fā)生變化而產(chǎn)生反射脈沖向測(cè)試段運(yùn)動(dòng)，針對(duì)此可以分析電纜是否存在故障。在診斷工程中應(yīng)利用儀器將發(fā)射脈沖與反射脈沖之間的距離做一份記錄，以此作為分析依據(jù)確定故障距離。第二，直流高壓脈沖法。一般應(yīng)用于絕緣電阻高于10Zc的一芯或者數(shù)芯電纜，原理為電纜故障具有一定特點(diǎn)，在診斷時(shí)向故障電纜施加直流或者沖擊電壓，會(huì)使得電纜故障點(diǎn)擊穿放電發(fā)生閃絡(luò)反應(yīng)，根據(jù)此來判斷電纜存在故障。以傳輸線理論為依據(jù)，此電路閃絡(luò)會(huì)在電纜中產(chǎn)生一個(gè)電壓脈沖，并且其會(huì)來回反射于電纜測(cè)試端與故障點(diǎn)，因此必須要做好相應(yīng)參數(shù)記錄。

3.2 故障診斷實(shí)例

3.2.1 實(shí)例分析。以某企業(yè)為例，采用傳統(tǒng)電橋法與DMS-2000B型故障測(cè)試儀進(jìn)行電纜故障診斷，取得了良好的效果。本企業(yè)10kV及以上電纜總長(zhǎng)度在150km左右，為提高生產(chǎn)效率，組建了專業(yè)管理團(tuán)隊(duì)對(duì)電纜進(jìn)行檢修，但是每年仍存在故障為2～3次，如常見油浸電纜放炮、交聯(lián)電纜外力損壞等。電纜型號(hào)為YJV22-10-3×240，運(yùn)行電壓6kV，采取直埋敷設(shè)方式，敷設(shè)環(huán)境比較復(fù)雜，中間需要經(jīng)過馬路、橋梁，并且距離較長(zhǎng)為2500m。存在A相接地故障，測(cè)結(jié)緣電阻RA=20kΩ，RB=RC=300MΩ。

3.2.2 故障處理。首端沖閃法波形圖如圖1所示，LX=2000m。

對(duì)故障電纜進(jìn)行分析，在進(jìn)行處理時(shí)選擇同步定點(diǎn)的方法，其中沖擊電壓為35kV，放電頻率為1/4（1/s）。電纜在施工時(shí)為避免受生產(chǎn)因素影響，埋設(shè)深度比較大，不能直接利用聲測(cè)定點(diǎn)方法來判斷故障點(diǎn)，試驗(yàn)后所得數(shù)據(jù)為整條電纜均存在放電聲，確定無法測(cè)定故障點(diǎn)。經(jīng)過調(diào)查此故障電纜在1800m左右位置有重點(diǎn)接頭，針對(duì)此來采取中間接頭斷開測(cè)試的方法，最終確定接頭斷開位置到電纜末端存在故障。圖1所示首端沖閃波形為震蕩式微弱波形，經(jīng)過分析可以證明電纜故障點(diǎn)已被擊穿，但是因?yàn)楣收想娎|具有距離長(zhǎng)中間接頭多等特點(diǎn)，檢測(cè)波形并不理性，想要得到進(jìn)一步的分析結(jié)果，需要在檢測(cè)故障時(shí)適當(dāng)縮短故障距離后，可以得到更準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。

4 結(jié)束語(yǔ)

電力電纜運(yùn)行環(huán)境特殊，經(jīng)常會(huì)因?yàn)楦黜?xiàng)因素的影響而出現(xiàn)質(zhì)量問題，影響電網(wǎng)運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性。為解決此類問題，需要從不同種類故障發(fā)生的原因出發(fā)，結(jié)合實(shí)際情況來選擇合適的檢測(cè)方法，快速精確地找出故障位置，并采取措施進(jìn)行處理。

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作者簡(jiǎn)介：李承學(xué)（1982-），男，上海人，學(xué)歷：本科，研究方向：電力電纜。