高壓電纜故障分析及其狀態(tài)檢測技術

馮靖

摘要：在高壓電纜的使用過程中，除了需要在發(fā)生故障的第一時間進行故障排除，還需要在日常運行中對電纜的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，在這兩部分系統(tǒng)的運行過程中，兩個系統(tǒng)可進行集成，實現(xiàn)對電纜運行狀態(tài)的有效觀測。傳統(tǒng)方式為應用人力方式進行故障分析以及運行狀態(tài)檢測，這種方式需要消耗大量成本，并且效果較為一般，在當前的科技發(fā)展中，需要應用新的形式完成工作。

關鍵詞：高壓電纜;故障分析;狀態(tài)檢測

一、高壓電纜的主要故障類型

1.1故障位置分類

在高壓電纜的運行過程中，按照故障位置分類可分為兩類，一類為電纜本身發(fā)生故障，這種故障多由外力引起，例如電纜運行中產(chǎn)生覆冰以及搖擺，導致電纜發(fā)生斷裂問題。另一類為電纜接頭故障，通常情況下這種故障發(fā)生在無外力作用的情況下，這種故障的引發(fā)因素較多。而在這兩種故障發(fā)生中，通常情況下電纜接頭處的故障更容易確定故障位置，但是對于電纜本體來說，故障位置的確定較為困難。而在運行狀態(tài)檢測中，由于電纜接頭處設備很多，所以檢測過程較為繁瑣，而對于電纜自身檢測較為簡單，在這兩個保障系統(tǒng)的設計和應用中，需要針對電纜的故障位置進行合理設計。

1.2故障性質(zhì)分類

高壓供電系統(tǒng)作為一項系統(tǒng)工程，電纜的故障類型有多

種形式，在按照故障性質(zhì)分類時，可將其分為以下幾種形式：

（1）開路故障。開路故障可細分為兩種形式，一種為電纜的配電端無電流，這種形式多由電纜發(fā)生完全斷裂引起，另一種為配電端的負載能力下降，這種故障多由于電纜未全面斷裂引起。（2）低阻或接地故障。當發(fā)現(xiàn)電纜中的電阻低于10倍特征阻抗時，可確定電纜中發(fā)生了低阻或接地故障，這種故障的發(fā)生原因為電纜的絕緣層遭到破壞，導致相與相之間以及電纜與地面間的電阻值下降。（3）高阻故障。當發(fā)現(xiàn)電纜中的電阻值高于10倍特征阻抗時，可斷定電纜中發(fā)生了高阻故障，在故障分析過程中，可應用適當方法進行檢測。

二、高壓電纜的故障分析方法

2.1故障類型確定

在高壓電纜的故障分析過程中，由于不同的故障類型需要應用不同的分析方法，所以在具體的故障分析工作中，基礎工作在于確定高壓電纜的故障類型。通過上文分析可以發(fā)現(xiàn)，不同的故障類型通常具有不同的表現(xiàn)形式，以低阻或接地故障為例，當發(fā)生這種故障時，相關區(qū)段的配電端供電能力大幅下降，此時可以針對電纜絕緣層被破壞進行故障點檢測。另外對于不同的故障，通常對應不同的故障件檢測方法，在故障的分析過程中，最終目的為通過確定故障類型選擇合適的故障檢測方法。需要注意的是，對于高壓電纜的接頭故障而言，由于接頭處的故障很多，需要按照設備的種類確定具體的故障類型。

2.2故障點定位

在確定了電纜的故障類型后，需要對故障點進行定位，通常情況下，需要先對地面設備進行檢測，當發(fā)現(xiàn)相關設備出現(xiàn)問題后，需要對這些故障進行排除。當發(fā)現(xiàn)地面設備運行狀態(tài)良好時，需要對電纜自身進行檢測，通過分析可以發(fā)現(xiàn)，電纜自身故障可分為高阻故障和低阻故障，其中開路故障與高阻故障的引發(fā)原因相似，所以在該過程的應用過程中，要應用合適的方法進行定位。在當前的故障分析中，主要應用的故障點定位技術包括低壓脈沖法、直閃法和沖閃法，其中低壓脈沖法的原理圖如圖1所示。

沖閃法的原理圖如圖2所示。

在這兩種方法的應用過程中，需要按照相關標準進行連線，并觀察專用設備上的讀數(shù)，通過對該相關波形的了解和研究可以確定發(fā)生故障的具體位置，實現(xiàn)對電纜故障的精確定位。

2.3檢測方法確定

對于不同的電纜自身故障來說，需要應用不同的故障檢測方法進行故障檢測，當前常用的檢測方法原理上文已經(jīng)提到，而在具體的選擇過程中，需要按照以下標準進行故障檢測方法的應用：（1）低阻故障。對于低阻故障來說，可以應用的檢測方法包括低壓脈沖法以及電橋法，由于電橋法在應用過程中有較為嚴重的技術限制，所以當前主要的應用方式為低壓脈沖法。在具體的應用過程中，由系統(tǒng)根據(jù)脈沖發(fā)射和反饋時間確定電纜故障距離測試點的距離，實現(xiàn)對故障點的有效定位，同時需要對波形進行觀察，通過對波形的研究確定故障類型。（2）高阻故障。在分析高阻故障的過程中，通常應用的方式為直閃法和沖閃法，在這種技術的應用過程中，會將故障點燒穿，同時專用檢測設備會對系統(tǒng)中產(chǎn)生的燒穿脈沖進行分析與記錄，通過對脈沖傳遞時間的記錄能夠?qū)崿F(xiàn)對故障點的精確定位，為后續(xù)的維修過程打下基礎。

三、高壓電纜的狀態(tài)檢測技術

3.1建設自動檢測系統(tǒng)

為了能夠提高對高壓電纜狀態(tài)檢測的效率，根本內(nèi)容為建設針對高壓電纜系統(tǒng)的自動檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)作為自動控制系統(tǒng)的一個分支，在系統(tǒng)的設計中需要應用單片機以及計算機系統(tǒng)進行狀態(tài)檢測。在該系統(tǒng)中，將設計通信系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、單片機、計算機檢測系統(tǒng)等多種內(nèi)容。為了能夠?qū)崿F(xiàn)對故障區(qū)域的粗略定位，為后續(xù)的精確定位打下基礎，在系統(tǒng)的架設過程中，要將高壓線路進行分段處理，在不同的分段區(qū)間內(nèi)設置電力檢測傳感器，通過通信系統(tǒng)將這些數(shù)據(jù)傳送到控制系統(tǒng)中，同時通信系統(tǒng)的設計中，將對不同區(qū)段的電纜進行標號，控制系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)電纜出現(xiàn)故障時，會發(fā)出警報，并將標號展示出來，工作人員通過對相關數(shù)據(jù)的分析，確定電纜的故障類型，提高后續(xù)檢修過程的效率。

3.2高壓電纜配電端檢測

高壓電纜配電端的負載能力能夠反映多種信息，其中最重要的為確定該區(qū)段電纜中是否出現(xiàn)開路以及高阻故障，所以狀態(tài)檢測系統(tǒng)中，對線路的主要檢測內(nèi)容為高壓電纜的配電端。配電端的檢測過程中，需要在該區(qū)域設置傳感器，以探究高壓電纜配電端的負載能力，同時這些傳感器需要與檢測系統(tǒng)中的通信系統(tǒng)建立聯(lián)系，并將檢測數(shù)據(jù)實時傳送到控制中樞。需要注意的是，由于當前高壓電纜數(shù)量很多，所有電路都進行實時數(shù)據(jù)檢測會對系統(tǒng)造成很大運行壓力，所以在系統(tǒng)設計中，可設置一定的檢測時間間隔，保證系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運行。

3.3高壓電纜接頭檢測

對于高壓電纜來說，在應用過程中含有大量接頭，這些接頭的運行狀態(tài)也會對整個電纜的運行狀態(tài)造成重大影響，所以在系統(tǒng)的運行過程中，狀態(tài)檢測系統(tǒng)需要能夠?qū)Ω黝惤宇^處進行檢測。通常情況下，當高壓電纜接頭處出現(xiàn)故障時，接頭處的溫度等因素都會發(fā)生很大變化，所以設置的一種重要傳感器為溫度、煙霧傳感器。另外電纜接頭處的負載變化也意味著電纜中出現(xiàn)故障，所以還需要能夠檢測高壓電纜接頭處的負載能力，最終實現(xiàn)對電纜運行狀態(tài)的全面檢測。

四、結(jié)論

在高壓電纜的故障分析過程中，需要按照常見的故障類型選擇故障分析技術，對于低阻故障，可應用低壓脈沖法達成目的，對于高阻故障，常用的方式為沖閃法。而在高壓電纜的運行狀態(tài)檢測中，需要建設狀態(tài)檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)中需要應用相關的傳感器收集運行數(shù)據(jù)，通信系統(tǒng)將這些數(shù)據(jù)傳送到控制中樞中，實現(xiàn)對運行狀態(tài)的有效檢測。

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