高壓電纜故障定位方法探析

錢峰 唐浩 陳尊杰

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(shì)使其投運(yùn)量逐漸增大，但是產(chǎn)生的電纜故障卻與日俱增。因此，針對(duì)高壓電纜找準(zhǔn)故障定位方法，這對(duì)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(hào)： TM247;TM835 ???文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ???DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.09.043

【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(jì)的發(fā)展使得城鎮(zhèn)化進(jìn)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(jī)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?yàn)槭艿阶匀粸?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?yàn)榻^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(jìn)行測(cè)量。一般來說，低壓動(dòng)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?yàn)殡娎|相間或者相對(duì)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(jìn)行測(cè)量。其高阻故障經(jīng)常會(huì)在高壓動(dòng)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(dá)到規(guī)定的實(shí)際要求，但是因?yàn)槠湄?fù)載能力較差，就無法直接將工作電壓傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)的終端。同時(shí)不同程度損害了故障點(diǎn)的絕緣性能。

1.2 ?電纜故障形成的原因

通過對(duì)高壓電纜故障進(jìn)行仔細(xì)的分析，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)電纜故障主要是因?yàn)椋旱谝?，電纜本身的質(zhì)量不達(dá)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?yàn)殡娎|所處的環(huán)境相對(duì)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(jìn)而引發(fā)電纜的機(jī)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(diǎn)的定位中，電纜全長(zhǎng)和電流運(yùn)行速度是最可靠的兩種數(shù)據(jù)。這一方法針對(duì)接地、低阻、短路故障的發(fā)現(xiàn)有著較大的優(yōu)勢(shì)。故障點(diǎn)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(duì)應(yīng)的反射波就會(huì)變得越明顯[2]。并且本方法接線相對(duì)簡(jiǎn)單，也非常容易實(shí)現(xiàn)，具體見圖1所示。

2.2 ?平衡電橋法

平衡電橋法，就是在電橋平衡時(shí)按照其電阻與長(zhǎng)度之間的比例關(guān)系來計(jì)算故障距離。這一種方法主要是實(shí)現(xiàn)非故障相和被測(cè)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(hù)套所引發(fā)的故障之中使用，但是無法對(duì)三相電路低阻故障進(jìn)行檢測(cè)。一旦出現(xiàn)因?yàn)楦咦柚狄鸬碾娐饭收希涂梢钥紤]通過轉(zhuǎn)化的方式將其轉(zhuǎn)化為低阻故障，再一次進(jìn)行測(cè)量，在轉(zhuǎn)化中可以考慮用負(fù)高壓燒穿故障點(diǎn)的方式來進(jìn)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(cè)試環(huán)境會(huì)產(chǎn)生閃絡(luò)擊穿。高壓閃絡(luò)法基于這一特點(diǎn)，通過閃絡(luò)擊穿過程中產(chǎn)生的脈沖，就可以對(duì)較高阻值閃絡(luò)引發(fā)的故障進(jìn)行測(cè)試[6]。按照脈沖值的實(shí)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(huì)有閃絡(luò)放電現(xiàn)象的出現(xiàn)，故障點(diǎn)在多次閃絡(luò)放電之后就會(huì)逐漸減小其電阻，這樣就無法利用直閃法來進(jìn)行測(cè)試。面對(duì)這樣的情況，無論使用哪一種方式都會(huì)喪失優(yōu)勢(shì)[7]。

3 ?應(yīng)用實(shí)例

在某日，JX1-1油礦出現(xiàn)停電現(xiàn)象，對(duì)于每一個(gè)平臺(tái)的正常運(yùn)行都產(chǎn)生了影響。通過盤查，發(fā)現(xiàn)主要是因?yàn)镃EPA至WHPB電纜出現(xiàn)了故障[8]。在次日，測(cè)試人員針對(duì)電纜故障進(jìn)行了具體的測(cè)試，在使用萬用表之后，其測(cè)得的結(jié)果如下：

綠相對(duì)地：0 MΩ 綠相對(duì)紅相：0 MΩ

紅相對(duì)地：0 MΩ 綠相對(duì)黃相：0 MΩ

黃相對(duì)地：0 MΩ 黃相對(duì)紅相：0 MΩ

在經(jīng)過初次的檢測(cè)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(duì)電纜的兩端利用低壓脈沖法來進(jìn)行測(cè)試，其結(jié)果見圖4所示。

在使用萬用表測(cè)量以及進(jìn)行絕緣測(cè)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(duì)于電纜的全長(zhǎng)無法進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。通過數(shù)據(jù)分析得到，從CEPA平臺(tái)一側(cè)計(jì)算，其距離故障點(diǎn)127.7 m;從WHPB平臺(tái)一側(cè)計(jì)算，其距離故障點(diǎn)4202.3 m[9]。

針對(duì)這一測(cè)量結(jié)果，在搶修項(xiàng)目的實(shí)際檢驗(yàn)之中相對(duì)準(zhǔn)確，并且對(duì)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?yàn)殡娎|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(duì)高壓電纜故障進(jìn)行合理有效的定位是保障其安全運(yùn)行的基礎(chǔ)所在。目前，根據(jù)當(dāng)前對(duì)高壓電纜故障性質(zhì)的分析和對(duì)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(duì)應(yīng)的技術(shù)分析，就可以采取合理有效的定位方法，實(shí)現(xiàn)故障發(fā)生位置的測(cè)距以及對(duì)應(yīng)的定位處理，讓故障定位變得快速、準(zhǔn)確、方便，同時(shí)避免停電以及修復(fù)帶來的經(jīng)濟(jì)損失，最終提高供電的穩(wěn)定性。

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