某發(fā)電廠中壓電纜外護(hù)套絕緣故障查找定位方法研究與應(yīng)用

余加銀

【摘 ?要】中壓電纜是連接廠用配電系統(tǒng)的重要設(shè)備，在工程運營中經(jīng)常發(fā)生金屬構(gòu)件刺穿、磨損外護(hù)套引起絕緣破損造成電纜故障的案例。本文研究了幾種查找中壓動力電纜外護(hù)套絕緣故障的方法。利用該方法及時查找電纜缺陷并處理，可避免更嚴(yán)重的電纜擊穿短路事件發(fā)生，保證電廠安全穩(wěn)定運行。

【關(guān)鍵詞】中壓電纜; ?外護(hù)套; ?故障查找定位

引言

隨著城市建設(shè)的需要以及我國電力電纜質(zhì)量的不斷提升，越來越多的城市供電系統(tǒng)采用地下電纜供電。同時，由于路徑選擇簡單、空間布置方便，電力電纜在發(fā)電廠、變電所、廠房工礦等被廣泛引用。本文中某電廠中壓電纜主要用于廠用變壓器與中壓盤、中壓盤與中壓盤、中壓盤與應(yīng)急柴油機(jī)、中壓盤與電機(jī)、中壓盤與6.6 kV/380 V變壓器等設(shè)備之間的連接，其可靠性直接影響著機(jī)組的安全和可用率，單臺機(jī)組的統(tǒng)計情況如下。

由于中壓動力電纜安裝在地下廊道、橋架等空間小、環(huán)境較惡劣處，加上自身重量和體積大、可彎曲半徑小，多處穿越防火墻、坑道等，在安裝和運行過程中與周圍橋架、螺栓、固定卡扣等極易刮碰、摩擦，造成電纜外護(hù)套損壞，甚至引起電纜受潮、絕緣層損壞、電纜擊穿短路等嚴(yán)重后果。本文主要研究中壓動力電纜外護(hù)套絕緣故障的查找方法。

1.中壓電纜結(jié)構(gòu)

電纜的結(jié)構(gòu)總體上由導(dǎo)體、絕緣層、半導(dǎo)電屏蔽層、屏蔽層和外護(hù)套5個部分組成。

（1）導(dǎo)體：是產(chǎn)品發(fā)揮其使用功能的主體構(gòu)件，負(fù)責(zé)傳輸電力。

（2）絕緣層：是在導(dǎo)體外層起電絕緣作用的構(gòu)件，既保證導(dǎo)體正常傳輸電力，又確保外界物體和人身安全。

（3）半導(dǎo)電屏蔽層：分為內(nèi)半導(dǎo)電層和外半導(dǎo)電層，起屏蔽作用，消除絕緣層與金屬屏蔽層之間的間隙，用于改善金屬電極表面電場分布，提高絕緣表面耐電強(qiáng)度，避免尖端造成電場畸變、產(chǎn)生局放信號。

（4）屏蔽層：是一種將電纜的電磁場與外界的電磁場進(jìn)行隔離的構(gòu)件，主要為銅帶屏蔽。

（5）外護(hù)套： 是對絕緣層起保護(hù)作用的構(gòu)件，由于絕緣材料要求具有優(yōu)良的電絕緣性能，所用材料的純度很高、雜質(zhì)含量極微，往往無法兼顧其對外界的保護(hù)能力，因此要求防護(hù)層能承受或抵抗外界（即安裝、使用場合）各種機(jī)械力，耐大氣環(huán)境、耐化學(xué)藥品，同時能防止有害生物侵入、減少火災(zāi)危害。

典型的單芯中壓動力電纜結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.外護(hù)套絕緣故障查找定位方法

中壓電纜的主要結(jié)構(gòu)從外向內(nèi)依次為外護(hù)套、銅帶屏蔽、主絕緣和導(dǎo)體。銅帶屏蔽起到隔離電纜內(nèi)部電場、避免漏磁場造成周圍金屬構(gòu)件發(fā)熱作用。在工程安裝中，為了避免屏蔽線中流過環(huán)流，一千米以下的中壓電纜銅帶屏蔽一般采用單點接地方式，即電纜一端屏蔽可靠接地、另一端懸空。 當(dāng)電纜外護(hù)套破損后，屏蔽線通過破損點接地，造成屏蔽線兩端接地形成環(huán)流。

2.1注入電流法

當(dāng)測量發(fā)現(xiàn)屏蔽線接地時，解除電纜終端的屏蔽線接地點并與地絕緣，從屏蔽線注入電流信號，則電流信號通過外護(hù)套破損處接地形成回路。外護(hù)套破損處與注入電流端之間可用電流互感器檢測到電流信號，其他區(qū)域則檢測不到電流信號。原理如圖2所示。

應(yīng)用情況：該方法的電流發(fā)生器電壓低、注入電流小，一般用于外護(hù)套絕緣故障點穩(wěn)定接地且接地電阻在20KΩ以下的接地情況定位，如金屬構(gòu)件刺入外護(hù)套、外護(hù)套開裂與金屬搭接等情況。

2.2電壓降法

電壓降法是利用同路徑敷設(shè)的其他完好電纜進(jìn)行電壓降對比，粗略計算出故障點位置。具體方法為：將開關(guān)K調(diào)到“1”的位置，調(diào)節(jié)直流電源E，使電流微安表有一定的指示值，測出電纜完好相與故障相之間電壓U1;而后再將開關(guān)K調(diào)到“2”的位置，再調(diào)節(jié)直流電源E，使電流微安表的指示值和剛才的值相同，測得電纜完好相與故障相之間電壓U2，由此得到故障點距離X，其中L為線路全長 ?X = 2L U1/（U1+U2）

應(yīng)用情況：該方法中加在外護(hù)套絕緣故障點的電壓可以調(diào)節(jié)，可以應(yīng)用于故障點高阻接地的情況，但該方法只能是粗略定位，需要配合精確定位使用。

2.3脈動電壓弧反射法

脈動電壓弧反射法是通過短時施加高壓脈沖信號，通過測量反射信號波形進(jìn)行故障定位。即預(yù)先在完好電纜施加低壓脈沖信號，得到反射信號波形;再將脈沖信號施加到故障電纜上，此時會在故障點與大地間形成反射回路，與正常波形相比出現(xiàn)明顯分歧點，該點對應(yīng)的距離即為預(yù)定位得出的故障點據(jù)電纜施加信號端的距離。

應(yīng)用情況：脈動電壓弧反射法的脈沖電壓最高可達(dá)10KV，適用于各種中壓電纜屏蔽及鋼鎧絕緣低查找。尤其是在環(huán)境復(fù)雜、接地電阻非零電阻、閃絡(luò)性接地、不穩(wěn)定接地的條件下該新方法更有優(yōu)勢。

3.結(jié)論

通過對上述對中壓電纜外護(hù)套絕緣故障查找定位方法的分析，可以得出以下對比情況如下表，在現(xiàn)場工作中可以根據(jù)故障點的特點選擇對應(yīng)的查收定位方法。

脈動電壓弧反射法 “脈動電壓弧反射法”突破傳統(tǒng)方法無法檢測外護(hù)套絕緣故障點非零電阻接地局限，通過聲光效應(yīng)快速有效定位故障。且脈動電壓法放電能量可調(diào)，相比傳統(tǒng)方法不可控的電流能量更安全，降低造成電纜絕緣損壞可能。

4.結(jié)束語

針對中壓電纜外護(hù)套絕緣故障的不同特點，本研究提出的故障查找定位方法能夠十分可靠且有效、經(jīng)濟(jì)、便捷的檢測出外護(hù)套破損點、銅屏蔽接地點，及時進(jìn)行外護(hù)套修復(fù)處理，解決中壓動力電纜外護(hù)套破損的設(shè)備隱患，避免主絕緣損傷，保障中壓供電系統(tǒng)的可靠性和機(jī)組安全穩(wěn)定運行。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國電力企業(yè)聯(lián)合會. 電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)：GB 50150—2016. 北京：中國計劃出版社，2016：

[2] 李宗廷.電力電纜施工手冊.北京：中國電力出版社，2001.

[3] 江日洪.交聯(lián)聚乙烯電力電纜線路.北京：中國地質(zhì)出版社，1997

[4] 李健等，核電廠長期資產(chǎn)管理?？?大亞灣核電 2019年第3期.