振蕩波電壓法在10 kV電纜故障查找中的應(yīng)用

趙崇幸

摘 要：針對(duì)目前10 kV電纜故障定位研究方法的不足，文章介紹了振蕩波電壓法的基本原理，結(jié)合該方法在江門新會(huì)供電局10 kV電纜局部放電測(cè)試中的應(yīng)用，從故障定位和缺陷查找二個(gè)方面分析了該方法的局部放電測(cè)試波形，分析結(jié)果表明，該方法對(duì)10 kV電纜的故障查找和定位具有較好的效果。

關(guān)鍵詞：電力電纜；故障定位；振蕩波電壓法

中圖分類號(hào)：TM247 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）30-0054-01

1 震蕩波的電壓方法理論依據(jù)

震蕩波的電壓方法是被廣泛的用于對(duì)電纜故障進(jìn)行檢測(cè)檢測(cè)的沖擊的高壓閃絡(luò)方法之中，其理論依據(jù)主要根據(jù)其電感線圈的串聯(lián)諧振以及電纜等值電容等原理，使發(fā)生故障的部位在諧振的過(guò)程中產(chǎn)生局部的放點(diǎn)。而發(fā)生故障的點(diǎn)在被擊穿之前，其儲(chǔ)存的能量電容的值與電流的電源值是相通的，與此同時(shí)對(duì)于較高頻率的行波信號(hào)出現(xiàn)短路的轉(zhuǎn)臺(tái)。電流波在發(fā)生反射的情況下系數(shù)為1，但是在電纜的遠(yuǎn)端開(kāi)路現(xiàn)象過(guò)程中，其系數(shù)為負(fù)1，并且信號(hào)會(huì)出現(xiàn)全反射的現(xiàn)象直至到最終其能量消耗。在10 kV電纜之上高壓的信號(hào)的振幅的值遠(yuǎn)遠(yuǎn)的大于在故障點(diǎn)出現(xiàn)臨界擊穿現(xiàn)象時(shí)的電壓值，而電壓的波的穿過(guò)存在故障的點(diǎn)一定的時(shí)間之后，該故障點(diǎn)出現(xiàn)電離，并且擊穿放電。

并且在行波法中震蕩波電壓法也被廣泛的應(yīng)用，其根據(jù)局部的放電所發(fā)生信號(hào)對(duì)其位置跟蹤。在對(duì)于電纜的長(zhǎng)度為L(zhǎng)進(jìn)行電纜缺陷的檢測(cè)以及故障排除的工作中，脈沖將以速度V沿著進(jìn)行測(cè)試的終端進(jìn)行傳播。若我們假設(shè)在距離測(cè)試端X點(diǎn)發(fā)生局部放電現(xiàn)象，在此時(shí)脈沖不僅僅繼續(xù)向前傳播并且直至最末端，還在X點(diǎn)處發(fā)生了局部的反射。如果假設(shè)在局部放電發(fā)生之后第一個(gè)反射波再回到測(cè)試點(diǎn)所用的時(shí)間為t1，而第二個(gè)返回時(shí)間為t2，就能夠根據(jù)公式得出

t1=x/v，t2=[L+（L-X）]/v。

由t1和t2可以得出局部放電處的位置。

2 10 kV震蕩波的電壓電纜放電的相關(guān)監(jiān)測(cè)定位系 統(tǒng)應(yīng)用

為了消除配電網(wǎng)的安全隱患，新會(huì)供電局聯(lián)合廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院、江門供電局的實(shí)驗(yàn)研究所成功運(yùn)用10 kV震蕩波的電壓電纜放電的相關(guān)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)，對(duì)其管轄范圍中的10 kV電纜開(kāi)展大量的實(shí)驗(yàn)以及缺陷檢測(cè)工作?，F(xiàn)在對(duì)缺陷查找以及故障定位具體的工作運(yùn)用過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

2.1 故障定位應(yīng)用

在進(jìn)行故障定位的過(guò)程中，選取了110 kV元山站10 kV臨港線#19塔至10 kV臨港線#20塔的電纜震蕩波的局部放電現(xiàn)象檢測(cè)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)作為范例進(jìn)行仔細(xì)研究。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容，此次電纜型號(hào)為YJV22，其工作電壓為8.7 kV以及15 kV，3芯，每個(gè)芯其截面的面積為240 mm2，進(jìn)行測(cè)試的全場(chǎng)930 m，投入運(yùn)行的時(shí)間為12 a。

2.1.1 波形的校正

在進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備階段，相關(guān)人員應(yīng)首先根據(jù)信號(hào)發(fā)射器對(duì)即將要進(jìn)行檢測(cè)的系統(tǒng)進(jìn)行校正準(zhǔn)備工作，并且始端對(duì)其所施加的幅值為100PC標(biāo)準(zhǔn)脈沖曲線。系統(tǒng)所接收到的反射波和入射波信號(hào)衰減程度較大。

2.1.2 局部放電測(cè)試

按照0.1 U0（U0為電壓的額定值）、0.3 UO、0.5 UO、0.7 UO、 0.9 UO、1.3 UO、1.5 UO、1.7 UO的加壓順序依照次序進(jìn)行施加電壓，并且準(zhǔn)確的記錄每次實(shí)驗(yàn)測(cè)試波形。在試驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生振蕩頻率約為394 Hz。局部放電定位圖，如圖1所示。

2.1.3 分 析

在試驗(yàn)結(jié)束之后，相關(guān)人員應(yīng)再一次的測(cè)試該電纜的絕緣電阻是否合格。然后對(duì)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所采集到的數(shù)據(jù)分析。電纜處于在不同的施加電壓的環(huán)境之下，電纜L1相、L2相、L3相進(jìn)行計(jì)算所得到介質(zhì)損耗的因數(shù)tanδ=0.1%，而介質(zhì)損耗的情況基本因?yàn)殡妷鹤兓a(chǎn)生變化。從上述分析可發(fā)現(xiàn)：對(duì)該電纜進(jìn)行振蕩波局部放電試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，A相電纜在835 m附近存在絕緣缺陷，B、C相電纜本體局放量超過(guò)要求值，建議對(duì)該電纜進(jìn)行停電處理，對(duì)上述位置進(jìn)行檢查，查明電纜本體故障原因并進(jìn)行更換。

2.2 在缺陷查找和定位中的運(yùn)用

選取220 kV新會(huì)站10 kV高壓室至10 kV同和線#1接線箱電纜的震蕩波的局部放電的檢測(cè)試驗(yàn)作為范例進(jìn)行仔細(xì)研究。此范例中被檢測(cè)的電纜的型號(hào)為YJV22，此電纜的工作電壓分別為8.7 kV以及15 kV，3芯。每個(gè)芯的橫截面積為240 mm2。電纜被檢測(cè)全長(zhǎng)為357 m，投入運(yùn)行的是時(shí)間長(zhǎng)達(dá)13 a。在對(duì)其進(jìn)行干擾波測(cè)試以及波形校準(zhǔn)所得到數(shù)據(jù)均符合相關(guān)的測(cè)試要求。

2.3 結(jié)果分析

試驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)于采集數(shù)據(jù)到的進(jìn)行研究分析。該電纜處于不同的施加的電壓環(huán)境之下，電纜L1相、L2相、L3相進(jìn)行計(jì)算所得到tanδ=0.1%，并且電纜介質(zhì)損耗在通常情況下的基本不會(huì)因電壓變化而發(fā)生變化。局部放電定位圖，如圖2所示。

從上述的實(shí)驗(yàn)分析可以得出以下結(jié)論：此電纜距離測(cè)試端約326 m處存在集中性局部放電。運(yùn)行人員檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)上述1處附近確實(shí)存在電纜絕緣缺陷情況。

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，對(duì)于電纜進(jìn)行缺陷查找以及故障測(cè)試的實(shí)際操作過(guò)程中，運(yùn)用10 kV震蕩波電壓法實(shí)用簡(jiǎn)單，便于操作，并且故障的定位精確度較高。需要注意的是，從科學(xué)發(fā)展宏觀的角度來(lái)看，不斷提升電纜在線監(jiān)測(cè)的理論和實(shí)踐水平，并且能夠準(zhǔn)確及時(shí)的發(fā)現(xiàn)電纜中所發(fā)生的故障并且能夠?qū)ζ溥M(jìn)行故障缺陷的排查將成為今后主要的發(fā)展方向。

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