電力電纜故障診斷技術在智能電網中的應用研究

沈瑞錫

【摘? 要】隨著經濟社會的發(fā)展，人們對電力能源的需求不斷增多，為滿足人們的用電需求，我國加大了智能電網建設的規(guī)模。智能電網在運行過程中，經常會出現(xiàn)電纜故障，威脅到電力系統(tǒng)運行的安全和穩(wěn)定性。需要不斷優(yōu)化故障診斷技術的應用，采取科學有效的故障排除措施，確保電力系統(tǒng)的正常運行。

【關鍵詞】電力電纜;故障診斷技術;智能電網

引言

當下，電力電纜與我們的生活息息相關，如果電力電纜出現(xiàn)故障，那么會很容易影響很多行業(yè)的正常生產和經營活動，所以要及時地處理好故障問題，盡可能地保障電力電纜的正常運行。如果斷電斷網會影響到人們的正常生產生活，目前電力電纜的故障修復需要對故障加以分析和判斷，并且對故障加以修復和完善，建立完善的智能電網系統(tǒng)，為電力供應的安全性和可靠性提供支持。

1電力電纜故障智能診斷的必要性

在智能電網運行過程中，電力技術人員需要實行智能診斷方式，有效地判斷電力電纜故障及其原因，為電能傳輸和分配的有效性提供支持。在未來智能電網中，智能診斷的相關因素主要有：首先，在未來智能電網中，由于分布式發(fā)電和風電場接入，使得電流波動日益復雜，這就使得電網設備面臨著嚴峻的壓力;其次，潮流和負載呈現(xiàn)出自動化特點，難以利用常規(guī)方式進行預測;最后，智能電網需要投入大量的資金，這就使得電網設備控制呈現(xiàn)出復雜性特點，電力技術人員應確保設備處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)，在設備連續(xù)運行的基礎上，才能夠為電網設備轉換提供更多信息支持。因此，電力技術人員需要掌握智能診斷的操作方法，這樣能夠提前避免故障的發(fā)生和計劃外停電現(xiàn)象，有助于及時地更改設備的最佳窗口時間。

2電力電纜故障原因分析

電力電纜故障的首要原因就是絕緣介質老化變質。由于電力電纜長期持續(xù)性工作，使得電纜的外部絕緣材料會發(fā)生一定的變化，同時加之外部因素的影響，就會造成電纜嚴重降低絕緣能力。第二，就是電力電纜絕緣介質受潮。由于電力電纜的接頭處本身的質量問題以及安裝技術問題，通常情況下，電力電纜的接頭處都會發(fā)生結構不密封的現(xiàn)象。因此，就會導致電纜的接頭處經常出現(xiàn)受潮的現(xiàn)象。同時，電纜線也會存有一定的缺陷，從而造成了電纜的絕緣介質極其容易受到環(huán)境因素的影響，從而使得電纜無法正常使用。第三，就是電力電纜過熱。當電力電纜線路被鋪設到底下時，電纜的絕緣介質的內部就會經常出現(xiàn)氣隙游離的情況，進而就是嚴重造成電力電纜出現(xiàn)局部過熱的問題。尤其是對于一些電力電纜內部通風速度低于外部通風速度的線路，其更加會容易出現(xiàn)電力電纜線路過熱的現(xiàn)象。一旦電力電纜出現(xiàn)局部線路過熱，那么就容易導致線路外部絕緣體老化，從而降低電力電纜外部絕緣效果。第四，就是機械損傷的原因。當電力電纜投入到實際當中進行使用的過程中，往往會出現(xiàn)一些外部因素造成電力電纜損傷的情況。由于電力電纜的接頭處或者絕緣處受到損傷，導致嚴重影響其正常使用。通常情況下，電力電纜的誤傷有以下幾方面：（1）其他施工項目在進行項目施工過程中對電力電纜造成了誤傷。（2）在進行施工過程中由于施工人員的不規(guī)范操作使得電力電纜的絕緣保護層出現(xiàn)了損傷。（3）由于一些自然因素使得電力電纜的接頭處或者是絕緣體受到傷害。第五，材料自身缺陷。在進行電力電纜線制造過程中，由于制造材料不規(guī)范以及在進行施工的過程中施工人員沒有對電力電纜線進行成品檢查，故而使得電力電纜線出現(xiàn)了外部絕緣體缺損的現(xiàn)象。同時，由于電纜在進行連接時需要一些零部件進行輔助，而這些零部件在進行加工時沒有達到質量要求，故而當對其進行使用時，就會使得兩根電力電纜線之間就會出現(xiàn)接觸不嚴的現(xiàn)象，從而造成電力電纜出現(xiàn)故障。

3電力電纜故障診斷技術

3.1沖閃法

沖閃法是電纜故障診斷的基礎方法，與之相匹配的儀器的開發(fā)與利用，極大的方便了電纜的故障診斷與排除，該儀器在進行電纜故障檢測時，主要是通過可能部位的確認，為故障診斷提供了前提，提供了故障出現(xiàn)的基礎路徑，再通過更加準確的儀器進行故障的確定，如測距儀、高壓沖擊放電法、放電球、高壓脈沖電容、限流電阻、高壓電阻等，該技術操作較為復雜，對操作者的專業(yè)性要求高，并有一定的操作誤差，因此需要謹慎操作與選用。

3.2高頻感應定位法

通過使用高頻信號波發(fā)生器高頻電流的電力電纜類型，以及由此產生的高頻電磁波，沿著路徑和接收的探針的電力電纜電纜在高頻電磁場，電磁場變化直接接收和處理后顯示在液晶屏幕上，根據(jù)顯示值的大小來確定故障點位置。高頻感應定位方法和傳統(tǒng)的音頻感應定位方法具有更多的優(yōu)點。高頻信號源比音頻信號源更容易實現(xiàn)，制造更簡單，還可以減少定點檢測設備的體積和重量，為小型化、便攜化設備創(chuàng)造更有利的條件。此外，高頻信號的頻譜具有較強的抗干擾能力，在液晶屏幕上直接顯示的方式比依靠人耳辨別更加可靠和直接。采用高頻感應定位方法也可以在恒工況下通過耦合接線方式完成在線故障檢測。

3.3震蕩波檢測技術

這個技術是基于在充電之后檢測電路當中的放電電流的脈沖變化來來進行分析，這樣就基本上可以對電纜當中放電點進行測定。這種技術目前也是世界上應用最廣泛的一種技術，可以比較精確的測定當前電纜的工作狀況，同時也可以及時的發(fā)現(xiàn)電纜當中的安全隱患，這樣才能夠為電纜的健康運行奠定基礎。在檢測的時候，首先應該對要檢測的電纜加一定電壓的直流電，然后等到線路內的電壓上升到指定值。之后在閉合固態(tài)的高壓開關，使用一些電感設備在利用電纜的電容來產生共振，接著檢測出現(xiàn)在電纜終端的共振電壓的頻率。通過分析電纜的運行信息結合檢測出來的共振頻率，可以有效的保證電壓的震蕩頻率周期和工頻的周期相同。

一般來講電纜當中發(fā)生局部放電之后檢測得到的電脈沖的信號頻譜都是比較寬的，有的甚至可以達到幾百兆。所以在保證能過獲得足夠的數(shù)據(jù)樣本的情況之下，盡量多的過濾到一些干擾信號，這樣有利于電纜局部的檢測和在線的觀察分析。當前通過使用的電纜局部檢測數(shù)據(jù)段都是集中在頻率比較低的一個頻段。這樣做的一個重要目的就是為了能夠避開檢測信號當中的百兆之下的干擾噪音，從而有效的提升了測量的精度。但是這樣做也有著一定的弊端，主要是因為很多的能量信號都是出現(xiàn)在幾百兆的高頻區(qū)域之內，所以這樣的測定結果往往很難反應出局部放電的能量。除此之外這種檢測和處理方法對于絕緣體內部間隙放電的檢測和診斷效果也不是十分明顯。

結語

在電力電網的發(fā)展中，智能電網將得到十分廣泛的應用。現(xiàn)階段，社會各界對用電質量提出了更加嚴格的要求，智能電網中電力電纜的線路架構比較復雜，以往的電力電纜故障檢測技術不再適合當下當下電力電纜系統(tǒng)的要求，需要使用更加高級的故障判斷技術，這樣才可以更加準確有效地找到故障點，還可以做出及時的響應。從而保證電力設施正常運行，保障電力供應的可靠性與穩(wěn)定性。

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（作者單位：廣東電網有限責任公司惠州博羅供電局）