高壓電纜故障定位方法探析

錢峰 唐浩 陳尊杰 唐正國 黎少峰

摘? 要： 目前，高壓電纜憑借占地面積較少、可靠性較高的優(yōu)勢使其投運量逐漸增大，但是產(chǎn)生的電纜故障卻與日俱增。因此，針對高壓電纜找準(zhǔn)故障定位方法，這對高壓電纜故障的有效處理有著重要的作用。

關(guān)鍵詞： 高壓電纜;故障;定位

中圖分類號： TM247;TM835? ? 文獻標(biāo)識碼： A? ? DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.09.043

本文著錄格式：錢峰，唐浩，陳尊杰，等. 高壓電纜故障定位方法探析[J]. 軟件，2020，41（09）：162164

【Abstract】： At present， the high-voltage cable with its small area， high reliability advantages， so that its transport volume gradually increased， but the cable fault caused by increasing. Therefore， for the high-voltage cable， finding the fault location method， for the high-voltage cable fault treatment has an important role.

【Key words】： High-voltage cable; Fault; Positioning

0? 引言

經(jīng)濟的發(fā)展使得城鎮(zhèn)化進程不斷加快，電力系統(tǒng)之中超高壓、高壓電力電纜的應(yīng)用越來越廣泛，成為機電設(shè)備中不可缺少的部分。但是伴隨電纜數(shù)量的不斷增多，因為受到自然災(zāi)害、外力、施工等因素的影響，導(dǎo)致電力電纜故障次數(shù)也有了明顯的增加，最終導(dǎo)致電纜絕緣故障屢見不鮮，做好高壓電纜故障的定位是關(guān)鍵所在。

1? 電力電纜故障常見類型及故障形成的原因

1.1? 電纜故障常見類型

（1）低阻故障

低阻故障主要是因為絕緣材料本身受損，導(dǎo)致絕緣電阻Rf較小。出現(xiàn)這一類型的故障，其絕緣電阻可以利用低壓脈沖的方式來進行測量。一般來說，低壓動力電纜以及控制電纜是低阻故障最容易出現(xiàn)的? ?區(qū)域。

（2）高阻故障

高阻故障本身也是因為電纜相間或者相對地絕緣受損引起的。但是在這一故障之下，絕緣電阻Rf較大，并且超過了10Z0，不能利用低壓脈沖法來進行測量。其高阻故障經(jīng)常會在高壓動力電纜之上占據(jù)80%。

（3）開路故障

開路故障主要是電纜的金屬部分連續(xù)性被破壞，造成斷線故障。在這一種故障下，絕緣電阻Rf表現(xiàn)出無窮大，能夠達到規(guī)定的實際要求，但是因為其負載能力較差，就無法直接將工作電壓傳輸?shù)綄?yīng)的終端。同時不同程度損害了故障點的絕緣性能。

1.2? 電纜故障形成的原因

通過對高壓電纜故障進行仔細的分析，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)電纜故障主要是因為：第一，電纜本身的質(zhì)量不達標(biāo)，影響正常的使用。第二，電纜施工方式不當(dāng)，導(dǎo)致電纜在施工環(huán)節(jié)受到不同程度的損傷。第三，因為電纜所處的環(huán)境相對特殊，電纜本身也容易受到外界環(huán)境的影響，最終留下安全隱患。第四，電纜容易受到外力的影響，進而引發(fā)電纜的機械損傷，其造成的事故占據(jù)電纜總事故的50%[1]。

2? 電纜故障定位方法

2.1? 脈沖反射法

在故障發(fā)生點的定位中，電纜全長和電流運行速度是最可靠的兩種數(shù)據(jù)。這一方法針對接地、低阻、短路故障的發(fā)現(xiàn)有著較大的優(yōu)勢。故障點位置的阻抗直接等同于電纜理論特性阻抗，其故障電阻的阻值越小，對應(yīng)的反射波就會變得越明顯[2]。并且本方法接線相對簡單，也非常容易實現(xiàn)，具體見圖1所示。

對于極性相同的入射波與反射波，就使得其接頭處的特性阻抗值較大，而極性相反的入射波與反射波就使得“T型接”位置等效阻抗值較電纜特性阻抗而言更小[3]。

2.2? 平衡電橋法

平衡電橋法，就是在電橋平衡時按照其電阻與長度之間的比例關(guān)系來計算故障距離。這一種方法主要是實現(xiàn)非故障相和被測電纜故障相的短接。見圖2所示，其電橋展開的兩臂分別接非故障相和故障相，利用電阻改變器的調(diào)節(jié)，最終滿足電橋平衡的要求[4]。這一種方式主要是在短路、低阻接地、外護套所引發(fā)的故障之中使用，但是無法對三相電路低阻故障進行檢測。一旦出現(xiàn)因為高阻值引起的電路故障，就可以考慮通過轉(zhuǎn)化的方式將其轉(zhuǎn)化為低阻故障，再一次進行測量，在轉(zhuǎn)化中可以考慮用負高壓燒穿故障點的方式來進行處理，但是還需要注意不是所有的故障都可以利用這種方式[5]。

2.3? 高壓閃絡(luò)法

高壓測試環(huán)境會產(chǎn)生閃絡(luò)擊穿。高壓閃絡(luò)法基于這一特點，通過閃絡(luò)擊穿過程中產(chǎn)生的脈沖，就可以對較高阻值閃絡(luò)引發(fā)的故障進行測試[6]。按照脈沖值的實際情況，又包含了電壓直閃法與電流直閃法，具體見圖3所示。

使用這一方法會有閃絡(luò)放電現(xiàn)象的出現(xiàn)，故障點在多次閃絡(luò)放電之后就會逐漸減小其電阻，這樣就無法利用直閃法來進行測試。面對這樣的情況，無論使用哪一種方式都會喪失優(yōu)勢[7]。

3? 應(yīng)用實例

在某日，JX1-1油礦出現(xiàn)停電現(xiàn)象，對于每一個平臺的正常運行都產(chǎn)生了影響。通過盤查，發(fā)現(xiàn)主要是因為CEPA至WHPB電纜出現(xiàn)了故障[8]。在次日，測試人員針對電纜故障進行了具體的測試，在使用萬用表之后，其測得的結(jié)果如下：

綠相對地：0 MΩ 綠相對紅相：0 MΩ

紅相對地：0 MΩ 綠相對黃相：0 MΩ

黃相對地：0 MΩ 黃相對紅相：0 MΩ

在經(jīng)過初次的檢測分析之后，發(fā)現(xiàn)本電纜三相都屬于低阻性的故障，所以就需要針對電纜的兩端利用低壓脈沖法來進行測試，其結(jié)果見圖4所示。

在使用萬用表測量以及進行絕緣測試之后就可以判斷，本次的故障屬于電纜的三相接地故障，并且對于電纜的全長無法進行準(zhǔn)確測量。通過數(shù)據(jù)分析得到，從CEPA平臺一側(cè)計算，其距離故障點127.7 m;從WHPB平臺一側(cè)計算，其距離故障點4202.3 m[9]。

針對這一測量結(jié)果，在搶修項目的實際檢驗之中相對準(zhǔn)確，并且對于后續(xù)的修復(fù)電纜工作也起到了重要的指導(dǎo)作用。通過故障之后的調(diào)查分析可以看出，因為電纜在施工過程中受到刮擦影響，導(dǎo)致接地故障的發(fā)生[10]。

4? 結(jié)語

總而言之，在高壓電纜的使用中，針對高壓電纜故障進行合理有效的定位是保障其安全運行的基礎(chǔ)所在。目前，根據(jù)當(dāng)前對高壓電纜故障性質(zhì)的分析和對故障發(fā)生原因的不斷探索，不難看出目前的故障定位技術(shù)有極大的發(fā)展空間?？紤]到電纜故障發(fā)生的具體類型，綜合環(huán)境以及相對應(yīng)的技術(shù)分析，就可以采取合理有效的定位方法，實現(xiàn)故障發(fā)生位置的測距以及對應(yīng)的定位處理，讓故障定位變得快速、準(zhǔn)確、方便，同時避免停電以及修復(fù)帶來的經(jīng)濟損失，最終提高供電的穩(wěn)定性。

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