農(nóng)村配電網(wǎng)電纜故障線路查找與分析

傅洪全，陳 曦，周 磊，李冰然

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司技能培訓(xùn)中心，江蘇 蘇州 215004）

電纜是農(nóng)村配電網(wǎng)中比較關(guān)鍵的構(gòu)成部分。然而，絕緣的過熱、老化、過電壓、腐蝕以及機(jī)械損壞等會(huì)導(dǎo)致電纜各種故障的發(fā)生，不僅破壞正常的使用壽命，而且因故障可能會(huì)導(dǎo)致重大的財(cái)產(chǎn)損失。為此，電纜需要在故障出現(xiàn)之前進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，及時(shí)查找出電纜絕緣的不良情況，并及時(shí)進(jìn)行修復(fù)。

1 農(nóng)村配電網(wǎng)的電纜故障分析

1.1 故障發(fā)生的原因

1.1.1 線路故障

首先，在電纜工作時(shí)，由于諸如電纜本身以及電力系統(tǒng)的質(zhì)量等問題，當(dāng)不同線路的電纜同時(shí)發(fā)生故障時(shí)，主變電站將面臨級(jí)間切換。造成這種問題的原因主要是，如果同時(shí)發(fā)生故障，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的響應(yīng)時(shí)間將被延遲，保護(hù)電流將不會(huì)及時(shí)傳輸至分級(jí)的供電裝置，主變電站將跳閘。其次，過流保護(hù)器不敏感。電纜運(yùn)行時(shí)例如當(dāng)傳輸電流值比電纜端子處保護(hù)電流的參數(shù)大時(shí)，負(fù)載電流現(xiàn)將超出電纜規(guī)定的承受范圍，這會(huì)對(duì)保護(hù)器的靈敏度產(chǎn)生影響。

1.1.2 由環(huán)境引發(fā)的故障

自然環(huán)境如在下雨的環(huán)境中，電纜長(zhǎng)時(shí)間被雨水以及粘土浸泡，會(huì)對(duì)電纜外部的絕緣層產(chǎn)生侵蝕。如果沒有及時(shí)解決這些問題，則可能會(huì)因電纜污染而閃爍。在雷電感應(yīng)環(huán)境下，電纜故障的主要原因是直接擊中造成的感應(yīng)電流。

從施工環(huán)境來看，主要的故障原因是電纜安裝以及運(yùn)輸。例如，在電纜運(yùn)輸?shù)碾A段，可能有損壞外部保護(hù)層的情況。在電纜安裝過程中未按電纜的工作特性執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試操作，則可能會(huì)產(chǎn)生電纜渦流。

1.2 故障的類別

電纜的故障可分為并聯(lián)故障和串聯(lián)故障。并聯(lián)故障主要是外部的護(hù)套以及導(dǎo)體互相間的絕緣效果失效，從而使其無法承受正常工作電壓。串聯(lián)故障是指電纜的導(dǎo)體斷開連接，過大的電纜故障電流通常會(huì)燒毀線路并損壞導(dǎo)體，一般會(huì)發(fā)生絕緣不良以及并聯(lián)接地。電纜故障可分為閃絡(luò)性、低電阻、開路以及高電阻等故障，具體取決于擊穿間隙以及容錯(cuò)能力。

1.2.1 閃絡(luò)故障

當(dāng)測(cè)試電壓上升到一定值時(shí)，泄漏電流急劇增加，并且監(jiān)視泄漏電流的指針會(huì)間歇性地?cái)[動(dòng)。如果電壓稍微下降時(shí)，這種現(xiàn)象就會(huì)消失，但電纜的絕緣電阻會(huì)變高。

1.2.2 低電阻絕緣故障

它是指根據(jù)技術(shù)的實(shí)踐，電纜故障點(diǎn)的絕緣電阻比電纜特性阻抗的10倍還小的電纜絕緣故障。

1.2.3 開路故障

指電纜的每一芯線都絕緣良好，然而一根以及多根芯線導(dǎo)體開路，導(dǎo)致不導(dǎo)電。具體標(biāo)志是工作電流無法傳輸?shù)浇K端，終端上產(chǎn)生電壓，電纜承受載荷的能力較差，然而電纜間或相對(duì)于地面的絕緣電阻在規(guī)定的范圍之內(nèi)。

1.2.4 高電阻故障

它是指根據(jù)技術(shù)實(shí)踐，電纜故障點(diǎn)中剩余的絕緣電阻超過電纜特性阻抗的10倍的故障。

2 配電網(wǎng)電纜故障線路的查找方法

2.1 故障分量法

故障分量分為靜態(tài)分量法和暫態(tài)分量法，前者是指對(duì)故障電流進(jìn)行靜態(tài)分量，它決定了故障線路的選擇情況。在一切的穩(wěn)態(tài)分量里，零序電流是最常見的。如果線路出現(xiàn)故障，零序電流的幅度將明顯增加。這與正常線路的方向相反，并且其有效分量比后者高出很多。基于此，以簡(jiǎn)單的操作選擇故障線時(shí)，能夠使用有效分量、方向以及幅度。暫態(tài)的接地電流是瞬態(tài)的電容電流和瞬感應(yīng)電流兩者的疊加，在暫態(tài)開始時(shí)，會(huì)對(duì)瞬態(tài)接地電流的特性產(chǎn)生很大影響，所以，在查找故障線路時(shí)，可以結(jié)合瞬變分量的幅度以及方向來發(fā)現(xiàn)故障線路。

2.2 小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的容錯(cuò)能力以及提取故障特點(diǎn)的能力，小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的原理是在線路的實(shí)際故障位置設(shè)置各種故障條件，收集系統(tǒng)總線以及故障線路的零序電流，并將其作為樣本進(jìn)行神經(jīng)處理，輸入網(wǎng)絡(luò)模型，根據(jù)故障信號(hào)的小波包值來計(jì)算故障的位置。另外，通過將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和小波包相結(jié)合來構(gòu)造小波前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并從計(jì)算出實(shí)際網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中獲得小波包神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的距離測(cè)量值。

3 配電網(wǎng)電纜故障檢測(cè)方法

3.1 分布式溫度檢測(cè)法

分布式溫度檢測(cè)系統(tǒng)由3 個(gè)主要的部分組成，即傳感器、溫度采集模塊以及計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)通過轉(zhuǎn)換模塊的電纜連接到每個(gè)溫度的采集模塊，溫度信息由散布在整個(gè)溫度采集模塊中的傳感器收集，并由計(jì)算機(jī)軟件執(zhí)行。它利用485 總線傳送到計(jì)算機(jī)上，讀取、處理并顯示相應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各電纜的溫度情況，在電纜出現(xiàn)故障之前警報(bào)，并且當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，可以快速檢測(cè)到故障的位置。

3.2 局部放電檢測(cè)方法

電纜的絕緣狀態(tài)與其局部的放電量密切相關(guān)。局部放電的變化表明電纜絕緣性能不良，這會(huì)損害電纜的使用壽命。所以，準(zhǔn)確地測(cè)量農(nóng)村電纜的局部放電情況是確定電纜絕緣質(zhì)量的最有效、理想且直觀的方法，局部放電測(cè)試是評(píng)估絕緣電纜絕緣狀態(tài)的最優(yōu)方法。

3.3 絕緣介損法

測(cè)量介電損耗的方法可用于對(duì)電纜的絕緣狀態(tài)的檢測(cè)，這與在線檢測(cè)所有電容性設(shè)備中的介電損耗的方法相同。通常，介電損耗值反映了常見的缺陷，單個(gè)且集中程度更高的缺陷，不會(huì)導(dǎo)致電纜上測(cè)得的介電損耗值發(fā)生明顯變化。

4 結(jié)束語

本文對(duì)農(nóng)村配電網(wǎng)電纜中常見的故障原因以及類別進(jìn)行分析，并總結(jié)了用于電纜故障檢測(cè)的方法。其中分布式溫度檢測(cè)方法是目前農(nóng)村配電網(wǎng)電纜的預(yù)防性維護(hù)中比較有效的手段，而局部放電的檢測(cè)方法可以提高電磁干擾的性能，也是預(yù)防性維護(hù)電纜的關(guān)鍵手段。