高壓電力電纜故障分析及診斷處理

孫重陽(yáng) 李林

摘要：在新經(jīng)濟(jì)常態(tài)下，城市和農(nóng)村對(duì)用電的需求越來(lái)越大，因此高壓電力電纜在城鄉(xiāng)電網(wǎng)輸變電中得到了廣泛運(yùn)用。如果高壓電力電纜在試驗(yàn)、生產(chǎn)、施工等環(huán)節(jié)質(zhì)量有問(wèn)題，那么在投入使用中，受運(yùn)行環(huán)境、化學(xué)、機(jī)械等因素的影響，將造成絕緣老化等問(wèn)題，最終造成電纜運(yùn)行發(fā)生故障。

關(guān)鍵詞：高壓電力電纜;故障;診斷

1 高壓電力電纜故障主要類型

高壓電力電纜故障類型多種多樣，其中經(jīng)常見(jiàn)到的故障有如下5種。第一，接地故障。導(dǎo)體和地面連接在一起，此過(guò)程中若電阻不存在統(tǒng)計(jì)意義，那么就屬于安全接地。還有種情況為電阻不能被忽略，此時(shí)就可以產(chǎn)生低電阻或高電阻接地的情況。第二，斷線故障。高壓電力電纜在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，在外力的作用下會(huì)出現(xiàn)各類突發(fā)狀況，如被大風(fēng)刮斷等，電纜斷開(kāi)之后，電力輸送也會(huì)中斷，該區(qū)域中的電能供應(yīng)就會(huì)出現(xiàn)癱瘓的情況。第三，絕緣故障。電纜絕緣在產(chǎn)生問(wèn)題之后，會(huì)出現(xiàn)漏電事故。第四，短路。電力電纜短路后，可以會(huì)造成火災(zāi)，亦或是燒毀電力設(shè)備。第五，閃絡(luò)故障。電流值異常升高，監(jiān)控電力表針存在閃絡(luò)擺動(dòng)的情況，電壓下降之后此情況會(huì)消失，但電纜絕緣阻值居高不下，表明高壓電纜存在故障。

2 高壓電纜故障的分析判斷

2.1 高壓電纜故障原因

高壓電力電纜故障原因較多：電纜敷設(shè)過(guò)程中，施工人員技能水平不足使本體外護(hù)套受損或架設(shè)時(shí)牽引力太大引起電纜損傷，導(dǎo)致潮氣進(jìn)入電纜，使得電纜在投運(yùn)前就存在嚴(yán)重缺陷;選擇的電纜質(zhì)量不過(guò)關(guān)，絕緣達(dá)不到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致出現(xiàn)風(fēng)化、裂口、受潮等情況;隨著人們用電需求的不斷增加，電纜長(zhǎng)期持久輸送電能，有些處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài);城市基建項(xiàng)目為了趕工期，往往不能及時(shí)清楚辨析電纜的走向就施工，導(dǎo)致直埋電纜遭到外力破壞;電纜在輸送電能的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱量，這些熱量不能有效排解，就會(huì)加速電纜的老化。

2.2 高壓電纜故障的分析

電力電纜故障分析和處理一般都是事后進(jìn)行調(diào)查維修，主要包括以下步驟：首先進(jìn)行故障檢測(cè)，檢測(cè)故障是否依然存在，辨別正常和故障的電纜芯線，同時(shí)確定故障類型;然后進(jìn)行故障測(cè)距，確定故障發(fā)生的大概距離，為精準(zhǔn)定位故障點(diǎn)提供準(zhǔn)確的相關(guān)信息;最后進(jìn)行精測(cè)定位，在故障測(cè)距的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)精準(zhǔn)定位，以便及時(shí)開(kāi)展檢修。目前的測(cè)距方法有電橋法、低壓脈沖反射法、脈沖電壓法、脈沖電流法、直流高壓閃絡(luò)法、沖擊高壓閃絡(luò)法、二次脈沖法等，這些方法根據(jù)不同的原理都可粗略測(cè)定故障距離;精確定位方法有聲測(cè)定點(diǎn)法、音頻定點(diǎn)法和聲磁傳播時(shí)間測(cè)量定點(diǎn)法。國(guó)內(nèi)目前使用最廣泛的定位方法是聲測(cè)法定點(diǎn)，即給故障電纜施加高幅度脈沖信號(hào)使故障點(diǎn)出現(xiàn)閃絡(luò)放電，從而產(chǎn)生聲音信號(hào)，再利用高靈敏的微音器、接收機(jī)和放大器進(jìn)行偵測(cè)，以實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的精準(zhǔn)定位，但無(wú)法完成電纜相間或相對(duì)地短路時(shí)的定位;音頻定點(diǎn)法通過(guò)音頻信號(hào)產(chǎn)生器向被測(cè)電纜中加入音頻電流，分析故障點(diǎn)前后電纜電流所產(chǎn)生的磁通變化實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的精準(zhǔn)定位，但結(jié)果受很多因素影響，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位存在一定難度;聲磁傳播時(shí)間測(cè)量定點(diǎn)法是利用脈沖放電時(shí)，在電纜鋪設(shè)路徑所處地面測(cè)量聲波從故障點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)的傳播時(shí)間，計(jì)算出該點(diǎn)到故障點(diǎn)的距離，是一種理想的故障精確定位方法，可有效避免聽(tīng)覺(jué)上判斷的誤差。

3高壓電纜實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)

3.1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)介紹

我國(guó)目前對(duì)電纜故障的處理一般是故障事后維修或定期維修，所有的故障分析都是事后收集一些運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)分析，存在時(shí)效性差，故障不能得到及時(shí)處理的問(wèn)題，因此實(shí)現(xiàn)高壓電纜運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及故障位置精確查找就顯得很有必要。國(guó)家電網(wǎng)公司提出的“三型兩網(wǎng)”戰(zhàn)略目標(biāo)中，兩網(wǎng)分別是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)就是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)中，即電源側(cè)企業(yè)及其設(shè)備、電網(wǎng)側(cè)企業(yè)及其設(shè)備、電力相關(guān)用戶和設(shè)備還有電力供應(yīng)商及供應(yīng)設(shè)備之間的資源信息都是開(kāi)放共享的，都可進(jìn)行信息互聯(lián)與交互。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)含感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層、應(yīng)用層四層結(jié)構(gòu)，可分為內(nèi)部需求和外部需求兩個(gè)層面，如圖1所示。內(nèi)部需求的定位是“以我為主”，融合所有部門(mén)實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)一個(gè)源、電網(wǎng)一張圖、業(yè)務(wù)一條線”，即一網(wǎng)通辦、全程透明;外部需求的定位是“我為主導(dǎo)”，拉動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)，連接內(nèi)外、上下游資源和需求，打造一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈，實(shí)現(xiàn)資源共享。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)主要包含幾大功能：對(duì)海量的電力數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、傳輸、一體化管理與智能分析;使終端智能化;將電力信息整合進(jìn)行綜合應(yīng)用。

3.2 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)

利用泛在電力物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)及思想，借助智能傳感技術(shù)、5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸和分析算法等手段，完成電力電纜數(shù)據(jù)的收集、傳輸、一體化管理與智能分析，對(duì)高壓電纜的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確查找故障點(diǎn)。電網(wǎng)的各種終端都可應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，而且在不斷的發(fā)展過(guò)程中，終端并不僅局限在計(jì)算機(jī)上，而是轉(zhuǎn)向嵌入式計(jì)算機(jī)及其匹配的傳感器。本文的思路是將大量的小型化、微型化傳感器有規(guī)律地放置在高壓電纜上，這些傳感器有影像傳感器、壓力傳感器、位置傳感器、溫度傳感器等，可實(shí)時(shí)采集高壓電纜的運(yùn)行數(shù)據(jù);利用5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸相關(guān)數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)傳輸直接決定了傳感器的反饋能否有效送達(dá)智能終端，最后通過(guò)智能終端進(jìn)行綜合研判分析，定位故障點(diǎn)。高壓電纜故障定位示意圖如圖2所示，將每種傳感器歸為一組，將每組互感器放置在高壓電纜a、b、c、d點(diǎn)上，設(shè)置每組互感器實(shí)時(shí)上傳檢測(cè)的相關(guān)數(shù)據(jù)。當(dāng)某個(gè)時(shí)刻k1點(diǎn)由于某種原因出現(xiàn)缺陷或故障時(shí)，b、c點(diǎn)上傳數(shù)據(jù)會(huì)明顯異常，智能終端通過(guò)分析以及b、c點(diǎn)影像傳感器數(shù)據(jù)綜合研判，準(zhǔn)確定位k1缺陷點(diǎn)或故障點(diǎn)，然后反饋研判結(jié)果并通知運(yùn)維人員及時(shí)處理故障。

4 高壓電力電纜故障的防范措施

4.1 落實(shí)好交接班管理工作

落實(shí)好高壓電力電纜故障防范措施十分的重要。通常，電力電纜事故出現(xiàn)于交接班時(shí)，因此本班值班人員在快要下班時(shí)，應(yīng)做好對(duì)各項(xiàng)工作的交接處理。例如，檢查設(shè)備和器具，詳細(xì)記錄運(yùn)行情況，對(duì)運(yùn)行資料進(jìn)行整理，并做好工作崗位衛(wèi)生清潔工作。然后將工作情況提供給接班人員。同時(shí)，在交接班的過(guò)程中，需積極的提出指導(dǎo)意見(jiàn)，尤其是設(shè)備運(yùn)行狀況，交接班時(shí)應(yīng)詳細(xì)的進(jìn)行說(shuō)明，將工作處理完善后才能下班。

4.2 規(guī)范狀態(tài)檢修管理方法

操作變壓器的過(guò)程中，工作人員需結(jié)合電力電纜的狀態(tài)檢修管理規(guī)章制度，對(duì)具體操作予以落實(shí)，并注重電力電纜的空載變壓，確保能夠?qū)㈦妷浩羁刂圃诳茖W(xué)的范圍中，進(jìn)而讓變壓器在空載的狀態(tài)中，依然能夠維持穩(wěn)定的電壓輸出[4]。在直流回路操作方面，對(duì)電力電纜予以狀態(tài)檢修的過(guò)程中，由于安全風(fēng)險(xiǎn)較高，工作人員應(yīng)嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定開(kāi)展各項(xiàng)操作，不能因?yàn)殡娏﹄娎|系統(tǒng)中存在直流保護(hù)系統(tǒng)而隨意的進(jìn)行操作，同時(shí)還需增強(qiáng)自身責(zé)任意識(shí)，確保直流回路操作的規(guī)范性，進(jìn)而讓系統(tǒng)維持在安全、穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。倒閘屬于較為常規(guī)的狀態(tài)檢修環(huán)節(jié)，在具體操作中，工作人員需對(duì)倒閘操作票予以正確的填寫(xiě)，并落實(shí)好設(shè)備狀態(tài)檢修管理工作，確保電網(wǎng)穩(wěn)定、安全的運(yùn)行。此外，需落實(shí)好對(duì)接電線裝設(shè)管理工作。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)目前高壓電纜故障原因分析及檢測(cè)方法的介紹，從泛在電力物聯(lián)網(wǎng)角度著手，提出泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在高壓電纜實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用探討，根據(jù)目前高壓電纜運(yùn)行及故障經(jīng)驗(yàn)提出預(yù)防措施，對(duì)高壓電纜故障的快速、準(zhǔn)確查找及預(yù)防有一定參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]李夢(mèng)澤.10kV電纜故障的檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及故障后處理研究[D].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士論文，2016.

[2]呂永明.利用暫態(tài)行波的10kV電纜單環(huán)網(wǎng)故障定位系統(tǒng)研究[J].山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2014.

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[4]李雪松，姚孟.電力電纜線路檢修危險(xiǎn)點(diǎn)分析與防護(hù)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017，（24）：178-179.