淺談110,kV電纜外護層故障定位方法及實際應用

林如虹

(天津泰達電力公司 天津300457)

淺談110,kV電纜外護層故障定位方法及實際應用

林如虹

(天津泰達電力公司 天津300457)

簡要介紹了智能電壓降法、智能跨步法的工作原理，通過應用智能電壓降法預定位、智能跨步法精確定點等方法對110,kV電力電纜外護層故障點查找的實際案例，驗證了智能電壓降法、智能跨步電壓法對110,kV及以上電纜外護層故障點查找有效性。

智能電壓降法 預定位 智能跨步法 電纜外護層

0 引 言

電纜護層故障定位的方法有很多，用來測距的方法主要有直流電橋法和電壓降法；用于精確定位的方法有跨步電壓法、沖擊閃絡法和音頻信號法。本文重點介紹了 MFO10電纜外護層智能試驗和狀態(tài)評價系統(tǒng)所涉及預定位的智能電壓降法和精確定位的智能跨步電壓法。[1]

1 外護層故障預定位：智能電壓降法

1.1 原理與方法

電壓降法對護層故障預定位的接線原理如圖1所示，在恒流源的作用下，測量護層故障點兩側的電壓降 U1和 U2，根據(jù)電壓降之比等于金屬護層導體回路電阻之比，進而得到金屬護層長度之比。在已知被測電纜全長的條件下，裝置可通過電纜外護層故障距離公式計算出外護層故障點距離，進而得到護層故障點預定位距離。

圖1 電纜外護層故障預定位電壓降法原理圖Fig.1 Schematic diagram of pre-position of fault spots of cable protective covering using intelligent voltage drop method

電纜外護層故障距離計算公式：

式中：L1是故障點距離測試點的距離；Lg是被測電纜的全長。

隨著CAN總線技術和數(shù)字化儀器制造技術的融合，電壓降法已升級到智能電壓降法。智能的含義就是將指針式儀表數(shù)字化，輸入被測故障段電纜全長后，裝置自動計算并在顯示屏幕上顯示故障距離的數(shù)值。

1.2 相對技術優(yōu)勢

優(yōu)勢一：智能電壓降法徹底擺脫了高壓電橋法對遠端短路線截面積、檢流計指零的要求。由于現(xiàn)場不使用檢流計，電壓降法抗外界電磁場干擾的能力更突出。

優(yōu)勢二：現(xiàn)場接線非常簡單、靈活。輔助相既可以由導體線芯擔任，也可以連接外護層絕緣電阻相對較好的金屬護層。

2 外護層故障精確定位：智能跨步電壓法

在故障電纜段的一端加上電纜護層定位脈沖電源，那么脈沖信號電流將從護層故障點流入土壤，在故障點一定范圍內(nèi)的土壤表面形成等距的電勢，也就是形成了跨步電壓。電源電壓為負極性，跨步電壓就是通過探棒尋找土壤中的電勢最低點或跨步電壓零點來精確定位故障點的位置。MFO10電纜外護層智能試驗和狀態(tài)評價系統(tǒng)的精確定位就是依據(jù)此原理在外護層破損的電纜金屬護層與系統(tǒng)地之間連接上測試儀，在故障相與地之間施加一個 0～5,kV的直流脈動信號，信號頻率設定為1∶3，即發(fā)出1,s，間隔3,s，如此重復發(fā)生。在電纜外護層破損點處，利用跨步電壓精確定位儀作為接收機，可測量到流入土壤的接地電流所產(chǎn)生的跨步電壓。該電壓具有以下特點：在故障點處跨步電壓測量值急速增加或減小；而且在破損點處的跨步電壓極性反轉。據(jù)此，可精確定位電纜外護層故障點的精確位置，誤差在±10,mm以內(nèi)。

近幾年逐步流行的智能跨步電壓法是在模擬式跨步電壓精確定位儀的基礎上，增加了數(shù)字跨步電壓表的功能，一方面自動指示實測跨步電壓的正負極性，另一方面能指示測量點的跨步電壓數(shù)值，精度達5,μV。

3 實測案例

3.1 被測電纜背景信息

天津泰達電力公司保南線 110,kV線路 2008年投入運行，線路為架空電纜混合線路，電纜長 4,711,m，電纜為YJLW03-64/110,kV-1×500,mm2的單芯電纜。保南線電纜部分共分6段，金屬護層連接示意圖如圖2所示，圖中泰保站GIS終端至3#中間頭之間電纜分3段，3段電纜長度差異較大，金屬護層接地采用一端直接接地、另一端經(jīng)護層保護器接地方式；3#中間頭至保南線 1#塔戶外終端之間電纜護層采用交叉換位互聯(lián)接地、兩端直接接地方式。

圖2 保南線電纜金屬護層接地示意圖Fig.2 Schematic diagram of ground connection of the metal protective covering along Baonan Line

通過預防性試驗測試，發(fā)現(xiàn)泰保站 GIS終端至 4#中間頭C相外護層絕緣電阻搖不上去，首先嘗試采用高壓電橋法、沖擊放電聲測法進行外護層故障定位，但由于高壓電橋法檢流計始終調節(jié)不到零位，沖擊放電下發(fā)現(xiàn)多處放電，無法辨認，未找到外護層的故障點。

3.2 預定位實測

在泰保站 GIS終端接地箱采用智能電壓講法對保南線金屬護層進行預定位。其中C相金屬護層作為測試相；A相和B相金屬護層作為輔助相；1#、2#、3#接地箱三相金屬護層懸空，4#接地箱電源側三相金屬護層短路。

實測結果：通過預定位測試，得到C相金屬護層預定位距離Lx＝487,m。

3.3 精確定點實測

故障預定位點接近1#接頭，檢測人員從測試點出發(fā)，接近預定位點時采用智能跨步電壓法進行故障點精確定位，發(fā)現(xiàn)跨步電壓數(shù)值驟升、驟降的精確位置，并且極性反轉，通過開挖確認了外護層破損點。

4 結 論

通過采用智能電壓降法、智能跨步法對天津泰達電力公司保南線外護層故障定位的實際測試案例進行分析，驗證了智能電壓降法是電力電纜外護層預定位的有效方法，智能跨步電壓法是電力電纜外護層故障精確定位的有效方法。與高壓電橋法相比，電壓降法適用性更好，測試過程的抗干擾能力更強；此外，與沖擊聲測法相比，智能跨步電壓法具有破壞性小、測試電壓較低、靈敏度高等優(yōu)點?！?/p>

［1］ 德國賽巴SebaKMT公司. MFO10電纜外護層智能試驗和狀態(tài)評價系統(tǒng)中文說明書[Z/OL]. 2012. http://www.sebakmt.com.

［2］ 李峻，張沛，張桂軍. 110,kV 電纜線路施工管理分析[J]. 科技視界，2015(4)：350，397.

［3］ 何文輝. 110,kV 電纜外護套故障查找方法及防范措施[J]. 科技視界，2015(5)：305-306.

Fault Location of Protective Covering of 110kV Cable: Methods and Real Applications

LIN Ruhong
(Tianjin TEDA Electric Company，Tianjin 300457，China)

This paper introduces principles of intelligent voltage drop method and intelligent stride method. Then，real applications of using the methods to find fault spots of protective covering of 110,kV cable were described. Through the case validation，it was proved that these two intelligent methods are able to find fault points of protective covering of 110,kV cable effectively and efficiently.

intelligent voltage drop method；pre-position；intelligent stride method；power cable external sheath

TM757.1

A

1006-8945(2015)07-0066-02

2015-06-10