配電網(wǎng)電纜故障及其查找定位的探討

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，對(duì)供電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性提出了更高的要求。電纜作為配電網(wǎng)中的重要設(shè)備，如果發(fā)生故障，將直接影響配網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。本文通過對(duì)電纜的故障原因分析，然后有針對(duì)性地提出解決對(duì)策，采用合理的探測(cè)方來降低電纜故障的發(fā)生概率，為配網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造有利的條件。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)電纜；故障探測(cè)；措施

中圖分類號(hào)：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）36-0106-02

引 言

我國(guó)的電力電纜遍布全國(guó)，電力電纜的故障排查是電網(wǎng)日常維護(hù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。常用的電纜故障定位，往往采取停電檢查的方式。一方面，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，即使短時(shí)間停電也有可能造成極大的損失；另一方面，常規(guī)的故障定位法只能在事故發(fā)生以后進(jìn)行，對(duì)于事故隱患不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。因此如何加強(qiáng)電力電纜故障檢測(cè)成為配網(wǎng)運(yùn)行的重要工作，通過一定的技術(shù)手段，快速探測(cè)電纜故障點(diǎn)，縮短維修時(shí)間，降低維修費(fèi)用，才能為電力系統(tǒng)的高效運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 配電網(wǎng)電纜故障的原因分析

1.1 外體故障

由于電力電纜長(zhǎng)期敷設(shè)在電纜溝中，所以很容易受到地下環(huán)境的影響，如果在土壤中水分較大的情況下，就會(huì)對(duì)電纜產(chǎn)生腐蝕，電纜的絕緣性能不斷降低，能夠承載的電壓等級(jí)下降，電力電纜就會(huì)處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。如果這種狀況沒有及時(shí)處理，電纜絕緣層就會(huì)被擊穿，內(nèi)部抗阻值增加就會(huì)導(dǎo)致電纜故障的發(fā)生。這主要是受到電力電纜敷設(shè)環(huán)境的影響，在環(huán)境惡劣的地區(qū)出現(xiàn)這種故障的概率更高。

1.2 電纜自身故障

由于電力電纜長(zhǎng)期敷設(shè)在地下，所以對(duì)電力電纜的性能和質(zhì)量有較高的要求，如果在選擇電纜時(shí)，由于電纜的性能沒有達(dá)標(biāo)，就會(huì)直接影響電纜運(yùn)行的安全性。在施工過程中，如果施工人員沒有嚴(yán)格按照規(guī)范要求操作，電纜的密封性和連接點(diǎn)的精密性不規(guī)范，或者電纜外皮受損而沒有及時(shí)采取有效措施，在運(yùn)行一段時(shí)間后，電纜的阻抗數(shù)值就會(huì)增加，電纜在持續(xù)發(fā)熱的狀態(tài)下就會(huì)產(chǎn)生擊穿或者熔斷等現(xiàn)象。此外，在城市市政工程施工中，如果施工人員對(duì)電力電纜的敷設(shè)線路不了解，極容易導(dǎo)致電纜外皮破損以及斷裂，制造的動(dòng)態(tài)變化，這就有助于為人們以后實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其腐蝕情況提供重要依據(jù)，由此可見看出，腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用是具有一定意義和作用的。

1.3 物理故障

配電網(wǎng)電纜的物理故障大致有兩類：①在開路故障的情況下，電纜在運(yùn)行期間斷開，導(dǎo)致電源堵塞，其操作被迫斷開，電纜傳輸?shù)倪\(yùn)行狀態(tài)中斷；②高阻電纜出現(xiàn)了故障，在電纜的操作過程中接地電阻增大并且發(fā)生短路。如果抗阻值處于10Z和正常值之間，則會(huì)發(fā)生高阻電纜故障，這種情況的發(fā)生概率為71%。

1.4 低阻電纜故障

電纜通過之時(shí)，會(huì)使得電流增加，電阻減小，并且其電阻值小于10Z。因此，電纜線的熱量將持續(xù)的增加，這就很容易出現(xiàn)電纜故障的情況。

2 配電網(wǎng)電力電纜故障的探測(cè)

2.1 對(duì)配網(wǎng)電力電纜進(jìn)行初步診斷

在電力電纜發(fā)生故障后，維修人員首先要對(duì)故障進(jìn)行初步判斷，為后續(xù)的維修工作提供有利的依據(jù)。初步判斷包括故障類型，集中檢查斷線、阻值，檢測(cè)電纜是否出現(xiàn)閃絡(luò)性故障。在確定故障類型后，要進(jìn)行標(biāo)記，然后根據(jù)標(biāo)記確定有效的應(yīng)對(duì)措施。

2.2 對(duì)配網(wǎng)電力電纜故障距離進(jìn)行測(cè)量

在電纜故障初步判斷后，維修人員就需要根據(jù)標(biāo)記來測(cè)量故障點(diǎn)的距離，比較常用的測(cè)量方法有阻抗法、行波法等，在電纜故障測(cè)量中，由于阻抗法比較簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，所以使用較多。阻抗法是基于配電線路為均勻線的假設(shè)，以線路集中參數(shù)模型為基礎(chǔ)，在故障時(shí)刻測(cè)距裝置處測(cè)量到的電壓電流量而計(jì)算出回路阻抗，按照線路長(zhǎng)度和阻抗成正比的關(guān)系，就可測(cè)出裝置與故障點(diǎn)之間的距離，從而對(duì)故障點(diǎn)定位提供有利依據(jù)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，雙端故障測(cè)距技術(shù)逐步完善，但是受到線路模型、線路參數(shù)不平衡、線路參數(shù)不準(zhǔn)確、負(fù)荷電流等因素的影響，測(cè)距精度會(huì)受到一定的影響。

2.2.1 行波定位法

在正常情況下，電力線路中的電流電壓波形是存在較少干擾信號(hào)的正弦波形。當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，故障點(diǎn)的電流電壓會(huì)有故障行波分量產(chǎn)生，導(dǎo)致線路中的行波畸變，并向輸電線路兩端傳播，而信號(hào)的畸變時(shí)刻就是故障發(fā)生的時(shí)刻。若通過計(jì)算行波從故障點(diǎn)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)點(diǎn)的時(shí)間，則可計(jì)算出故障點(diǎn)的位置。常用的測(cè)量方法為雙端測(cè)量法，其原理如圖1所示，即在被測(cè)線路的兩端裝設(shè)故障檢測(cè)設(shè)備，測(cè)量故障行波傳輸?shù)綑z測(cè)設(shè)備的時(shí)間差，再通過計(jì)算得出故障點(diǎn)的位置。

2.2.2 小波故障定位法

通過小波變換實(shí)現(xiàn)電纜故障定位的方法如圖2所示。首先對(duì)線路兩端采集到故障信號(hào)進(jìn)行小波變換，得到小波系數(shù)W1和W2；然后求得W1和W2達(dá)到極大值的序列；之后在極大值點(diǎn)中找到最先達(dá)到的極大值以及該極大值對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)K1和K2；最后通過計(jì)算求得故障點(diǎn)的位置。

2.3 對(duì)配網(wǎng)電力電纜故障進(jìn)行定點(diǎn)

在對(duì)電力電纜故障距離測(cè)量后，維修人員需要快速確定故障點(diǎn)，然后組織相應(yīng)的維修方案?，F(xiàn)階段，在電力電纜故障點(diǎn)定位時(shí)，使用的方法較多，主要有聲測(cè)法、聲磁同步法、電磁定位法等，下面以聲磁同步法為例進(jìn)行簡(jiǎn)要說明。在實(shí)際測(cè)試中，環(huán)境噪聲的干擾會(huì)對(duì)聲測(cè)法的辨別增加一定的難度，在故障點(diǎn)放電時(shí)，除了放電聲，還有高頻電磁波傳向地面，這就是聲磁同步法。利用聲磁同步法定點(diǎn)儀對(duì)現(xiàn)場(chǎng)接收電纜被沖擊高壓擊穿時(shí)的輻射電磁波和故障點(diǎn)的震動(dòng)聲波同步與否進(jìn)行觀察，來人為排除現(xiàn)場(chǎng)噪聲干擾，利用故障點(diǎn)震動(dòng)聲音的最大點(diǎn)確定精確故障點(diǎn)位置。將聲磁時(shí)間差轉(zhuǎn)換為定點(diǎn)探頭與電纜故障點(diǎn)的實(shí)際距離數(shù)，并在液晶屏上直接顯示出來。在液晶屏上同時(shí)顯示故障距離、電磁信號(hào)大小等，同時(shí)具有存儲(chǔ)記錄功能，在故障點(diǎn)正上方，探頭無論左右移動(dòng)還是前后移動(dòng)，但讀數(shù)都會(huì)變大，盡管地震波聲音變化不明顯。此功能在現(xiàn)場(chǎng)同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了對(duì)電纜路徑的精確判斷，不僅抗干擾能力強(qiáng)、而且定點(diǎn)準(zhǔn)確。

3 配電網(wǎng)電力電纜故障探測(cè)的創(chuàng)新措施

3.1 紅外診斷技術(shù)

電力電纜出現(xiàn)故障時(shí)，由于阻抗增大就會(huì)導(dǎo)致電纜溫度升高，有時(shí)會(huì)超出電纜自身所能夠承受的極限溫度。此時(shí)就需要對(duì)線芯溫度進(jìn)行測(cè)量，可以利用紅外像儀器對(duì)電纜進(jìn)行溫度掃描。紅外像儀器能夠比較直觀的檢測(cè)到超溫的電纜，然后根據(jù)溫度的變化結(jié)構(gòu)來判斷故障發(fā)生點(diǎn)。

3.2 提升配網(wǎng)調(diào)度機(jī)制

為了降低配電網(wǎng)故障發(fā)生概率，提高配網(wǎng)調(diào)度管理水平，應(yīng)該進(jìn)一步完善配網(wǎng)調(diào)度機(jī)制，從電力電纜故障與檢修的角度來看，應(yīng)該堅(jiān)持調(diào)度與管理相獨(dú)立的原則，實(shí)行集約化管理。因?yàn)榕渚W(wǎng)調(diào)度的管理范圍較大，一旦出現(xiàn)疏忽將會(huì)帶來嚴(yán)重的后果。一定要高度重視配網(wǎng)調(diào)度管理工作，明確各自的職責(zé)分工，嚴(yán)格按照規(guī)定的條款操作執(zhí)行。加強(qiáng)配網(wǎng)圖紙管理，保證配網(wǎng)圖紙的完整性、準(zhǔn)確性，可以滿足實(shí)際運(yùn)行狀況，為配網(wǎng)調(diào)度工作的順利開展提供有利的依據(jù)。增加主網(wǎng)和配網(wǎng)之間的聯(lián)系，提高配網(wǎng)管理水平，進(jìn)而保證配電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。

4 結(jié) 語(yǔ)

配電網(wǎng)電纜的在線故障定位是電力系統(tǒng)維護(hù)工作研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題?？焖贉?zhǔn)確地確定配電網(wǎng)電纜的故障位置，及時(shí)排查線路故障隱患，是確保電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新材料、新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用，會(huì)不斷地提升配網(wǎng)電力電纜探測(cè)水平，可有效降低電力電纜故障發(fā)生概率，為我國(guó)供電系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

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收稿日期：2018-11-17