高壓電纜試驗(yàn)故障分析

徐擁軍

摘要：隨著我國社會經(jīng)濟(jì)、城市化的持續(xù)發(fā)展，人們對電能需求日益增多。所以，為了高效保障我國各級部門和人民的用電需求，高壓電纜便大量投放使用。本文針對高壓電纜故障進(jìn)行了深入研究和分析，并對具體試驗(yàn)方式、特征進(jìn)行了概括性總結(jié)，從而為我國內(nèi)力電纜輸電的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

關(guān)鍵詞：高壓電纜;試驗(yàn)故障;聲波定位;機(jī)械損傷;絕緣層

引言：

隨著我國對電力系統(tǒng)可靠性重視程度的提高，在電力的生產(chǎn)、傳輸?shù)确矫嬉步o予了重點(diǎn)關(guān)注，特別是在高壓電纜方面，對其正常條件下的運(yùn)維、常見故障原因及維修方法等方面都進(jìn)行了深入探索。最終發(fā)現(xiàn)，在優(yōu)化高壓線路管理、布置的同時還要對高壓電纜故障及時判斷、處理及維修，才能積極推動我國電力事業(yè)快速發(fā)展，保障電力運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)量及效率。

一、高壓電纜試驗(yàn)故障分析

1.高壓電纜長時間高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)

在高壓電纜實(shí)際應(yīng)用過程中，供電負(fù)荷會隨著電壓等級的升高大幅升高，而隨著各級部門、人們對用電量需求的不斷提升，從而導(dǎo)致高壓電纜在長時間運(yùn)行中出現(xiàn)高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)情況。而高壓電纜運(yùn)行環(huán)境惡劣、隧道內(nèi)腐蝕性氣體過多等問題都會直接導(dǎo)致其保護(hù)層受到嚴(yán)重毀壞，從而給高壓電纜本體帶來極大破壞。但是被長時間保護(hù)在固定環(huán)境中的高壓電纜，也會受到傷害【1】。因?yàn)楦邏弘娎|長時間處在高溫、高負(fù)荷工作狀態(tài)中，一旦內(nèi)部溫度過高，電纜的絕緣就會加速老化，毀壞絕緣體安全性能，從而加大高壓電纜絕緣事故發(fā)生幾率。

2.質(zhì)量原因

在高壓電纜試驗(yàn)過程中，由于其本身制造質(zhì)量原因而發(fā)生故障幾率非常小。但高壓電纜在運(yùn)轉(zhuǎn)、敷設(shè)等步驟中都有可能由于施工質(zhì)量問題而出現(xiàn)故障隱患。但隨著當(dāng)前市場競爭壓力不斷攀升，部分企業(yè)為了降低制造成本獲得更大經(jīng)濟(jì)效益，便選擇了質(zhì)量、價(jià)值都沒有嚴(yán)格保障的材料去生產(chǎn)，最終導(dǎo)致高壓電纜制造質(zhì)量也受到嚴(yán)重影響，而這都會給高壓電纜的后續(xù)使用造成嚴(yán)重的安全隱患。在長期經(jīng)歷風(fēng)化、受潮等狀況后，引發(fā)重大電力事故的幾率也大大增加，從而給人民安全、財(cái)產(chǎn)造成了不必要的損失。

3.高壓電纜施工問題

在高壓電纜生產(chǎn)制造過程中，如果生產(chǎn)人員沒有依據(jù)我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，在極大程度上會給電力電纜的正常運(yùn)行留下較大安全隱患。而在施工時期，電纜問題大致可以分為以下4方面【2】。第一方面，工作人員沒有完全依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝，有可能致使高壓電纜表面護(hù)層結(jié)構(gòu)受到毀壞。而金屬護(hù)套被毀壞后，護(hù)層內(nèi)結(jié)構(gòu)便更加容易因?yàn)槭艹薄L(fēng)化等原因造成電纜絕緣缺陷進(jìn)而引發(fā)較大的安全事故。因此，生產(chǎn)企業(yè)一定要增強(qiáng)施工環(huán)節(jié)的關(guān)注度，才能從本質(zhì)上解決此問題。第二方面，工作人員如果在安裝過程中沒有將中間接頭完全封閉、密封，便會致使高壓電纜在長時間運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)生層間進(jìn)水、接地不良等問題。第三方面，因?yàn)楦邏弘娎|線路的運(yùn)行壽命周期較長，覆蓋面積非常廣，因此，如果工作人員沒有按時對電纜的接地結(jié)構(gòu)連接部位進(jìn)行及時維護(hù)，便可能會發(fā)生由于對地接觸不良等因素而影響到整個高壓電纜電能傳送效果的問題發(fā)生。第四方面，在整個高壓電纜作業(yè)過程中，電纜接頭設(shè)置是非常重要的，但由于工作人員基礎(chǔ)知識、技能不達(dá)標(biāo)等原因會直接導(dǎo)致高壓電纜終端、接頭施工出現(xiàn)品質(zhì)問題，而這都要生產(chǎn)企業(yè)予以重視。

二、高壓電纜試驗(yàn)故障的解決策略

1.聲波定位方法

在高壓電纜試驗(yàn)故障中，聲波定位技術(shù)是最常用的方法，但利用此種方法在對故障進(jìn)行檢測時，要結(jié)合高壓發(fā)生器單元施加電壓脈沖，然后在高阻故障點(diǎn)就通過傳統(tǒng)的聽力放大原理來接受脈沖放電方式帶來的脈沖聲波，從而得知高壓電纜具體發(fā)生故障部位。而利用儀器自帶的低壓脈沖檢測能力可以有效完成對低阻短路、線路的故障點(diǎn)檢測，高壓脈沖則可以利用累積疊加方式從而實(shí)現(xiàn)電纜故障點(diǎn)定位工作【3】。

2.聲磁同步方法（？這個到底是什么方法我也不是很清楚）

在高壓電纜試驗(yàn)故障中，聲磁同步定點(diǎn)儀主要是利用放電脈沖磁場作為同步信號，對聲音進(jìn)行數(shù)字化采樣，將聲音波形顯示出來，波形可以持續(xù)保持，避免了聲音轉(zhuǎn)瞬即逝的缺點(diǎn)，而且故障點(diǎn)放電波形和噪聲有明顯的區(qū)別，更重要的是多次放電的聲音波形均非常相似，當(dāng)觀察到多次放電的聲音波形相同時，可以明確判斷已經(jīng)采集到了放電聲音，所以這可以直接利用聲音狀況去判定高壓故障所在位置。一般情況下，高壓電纜在出現(xiàn)故障時都會發(fā)出電聲，而檢測人員只需要收集電聲便可判定故障的大致方向。但是，由于聲磁同步法本身的局限性，所以實(shí)際應(yīng)用范圍并不大。聲磁同步法在使用前要進(jìn)行相關(guān)準(zhǔn)備工作，以便在高壓數(shù)值達(dá)到額定值時自動對故障芯片進(jìn)行放電，而檢測人員利用放電聲音便能對高壓故障進(jìn)行維護(hù)。其關(guān)鍵點(diǎn)是，聲磁同步法在地面使用頻率較高，因?yàn)槁裨诘叵聲湮恢米兊酶与[蔽，然后再使用此方式進(jìn)行查找、步驟就變得非常復(fù)雜，得不償失【4】。因此，在使用聲磁同步法對高壓故障檢驗(yàn)時，一定要根據(jù)我國標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，以便在最大程度上保障其工作效率和安全性。

3.測定方法

電力系統(tǒng)將日常運(yùn)行期間的高壓電纜試為容性負(fù)載，電容隨電纜平均分布。一般情況下，高壓電纜長度和電容量大小是成正比的，因此一旦電纜長度出現(xiàn)改變電容量就會隨之改變。所以檢測人員在對高壓電纜故障進(jìn)行排查時，便可以通過測量電容方式來確定故障位置。另外，檢測人員在使用測定法進(jìn)行故障排查時，一定要保證電壓處于穩(wěn)定狀態(tài)，然后結(jié)合毫安級的交流電流去檢測高壓電纜線路，以便進(jìn)一步提高檢測的精準(zhǔn)性，從而確保高壓電纜故障點(diǎn)定點(diǎn)問題可以順利解決。

4.電纜測定方法

目前，我國對于高壓電纜關(guān)注度非常高，因?yàn)殡娎|的安全、穩(wěn)定運(yùn)行對人們?nèi)粘Ｉ钍欠浅Ｖ匾摹?】。只有提高對高壓電纜的重視程度，才能有效增強(qiáng)使用性能。而高壓電纜現(xiàn)有測試方法如下：第一，高壓電纜的振蕩試驗(yàn)。試驗(yàn)過程中，檢測人員要利用直流電對電纜進(jìn)行充電，電壓值達(dá)標(biāo)后通過可控間隙對電纜進(jìn)行R-L-C串聯(lián)回路放電，該振蕩放電過程便是振蕩電壓試驗(yàn)。第二，高壓電纜的諧振耐壓試驗(yàn)。這種形式屬于L-C的串聯(lián)諧振，在工頻變壓器容量不能完全滿足試品容量實(shí)際所需的容性電流要求時，只能通過減小電流容量需求，通過改變系統(tǒng)頻率獲得滿足實(shí)際試驗(yàn)所需電壓需求進(jìn)行過度，通過并聯(lián)的高壓電容分壓器獲取相關(guān)數(shù)值，以此保障諧振耐壓試驗(yàn)結(jié)果的精確性。串聯(lián)諧振其實(shí)是在系統(tǒng)內(nèi)部將電源頻率、電感、電容參數(shù)進(jìn)行改變從而產(chǎn)生可控電壓諧振的過程。而這種方式由于性價(jià)比很高、體積很小，相關(guān)知識理論體系較完善，所以非常值得研究人員進(jìn)行深入探討與分析。

三、高壓電纜試驗(yàn)注意事項(xiàng)

在高壓電纜試驗(yàn)過程中，檢測人員要對以下4點(diǎn)進(jìn)行格外重視【6】。第一點(diǎn)，直流測試系統(tǒng)中高壓電纜在幾十微安低端處連接，可有效降低誤差性;第二點(diǎn)，因?yàn)楦邏弘娎|電壓非常高，為有效防止靜電感應(yīng)效果，所以在可能存在漏電的部分應(yīng)該全部封閉，例如，當(dāng)兩端超過35KV時就要立即進(jìn)行纜芯與接地系統(tǒng)的接地屏蔽;第三點(diǎn)，如果高壓電纜長度和電容太大，就會對電纜上的實(shí)際電壓數(shù)值造成不良影響，所以單獨(dú)使用低壓表是不能反映出電纜上的高壓測定實(shí)際數(shù)據(jù)的。第四點(diǎn)，設(shè)備的接線。設(shè)備可以輸入220V和380V的電源。電源的輸出端子與勵磁變壓器的輸入端子連接，分壓器的信號線、接地，勵磁變壓器的抽頭與電抗器的下端連接，第一電抗器的上端與第二電抗器的下端串聯(lián)連接，第二電抗器的上端與第三電抗器的下端連接，輸出端子為請注意輸入220V和380V在接線方式上有微妙的差異。（這些都是直流試驗(yàn)的描述）另外，在整個高壓電纜試驗(yàn)中，相關(guān)部門都要重點(diǎn)突出安全性、實(shí)效性，并結(jié)合增強(qiáng)危險(xiǎn)源管控去降低試驗(yàn)難度，從而使整個過程變得安全、簡易、方便。

結(jié)束語：

綜上所述，在高壓電纜試驗(yàn)過程中，導(dǎo)致試驗(yàn)過程中放電的原因很多，因此檢測人員需要對放電原因逐一驗(yàn)證。另外，高壓電纜在電力工程中有著非常重要的地位，因?yàn)楦邏弘娎|可以有效的提升電力能源的工作效率、安全性及穩(wěn)定性，而利用好高壓電纜試驗(yàn)可以將電纜本身作用發(fā)揮到最大。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙昌鵬，魏子舒，周英明，杜群，張偉.高壓電力電纜故障分析及試驗(yàn)方法[J].數(shù)字通信世界，2021（06）：213-214.

[2]劉軒.高壓電纜試驗(yàn)故障分析[J].農(nóng)村電氣化，2020（01）：55-56.

[3]林俊鋒.高壓電力電纜故障分析及試驗(yàn)方法[J].通訊世界，2017（24）：182-183.

[4]黃世偉，李泳錫.高壓電力電纜故障原因分析和試驗(yàn)方法的分析[J].化工管理，2017（29）：172.

[5]劉欣.高壓電力電纜故障原因分析和試驗(yàn)方法研究[J].低碳世界，2016（23）：42-43.

[6]李浪. 高壓電力電纜故障原因分析和試驗(yàn)方法的研究[D].西南交通大學(xué)，2013.