110kV及以上電纜故障查找方法研究

珠海電力建設(shè)工程有限公司 鐘奇?zhèn)?/p>

當(dāng)前我國城市化發(fā)展進(jìn)程越來越快，為了滿足人民群眾以及生產(chǎn)生活中的電力能源需求，各類電力設(shè)施被廣泛建設(shè)，110kV 及以上的電纜在應(yīng)用過程中安全水平相對較高，但是一旦發(fā)生故障或隱患問題，則難以第一時間對故障的發(fā)生位置進(jìn)行定位，故障排查及修復(fù)的難度較大，甚至?xí)θ嗣袢罕姷纳c財產(chǎn)安全造成嚴(yán)重的威脅與損失，因此本文針對110kV 及以上電纜的故障查找方法進(jìn)行研究有重要的意義和價值。

1 110kV 及以上電纜的故障發(fā)生原因

110kV 及以上的電纜為高壓電纜，應(yīng)用適應(yīng)性強(qiáng)，使用范圍更加廣泛，但是110kV 及以上電纜仍舊存在一定的故障風(fēng)險問題，主要體現(xiàn)為制造水平原因、施工水平原因、設(shè)計原因及破壞性原因四個方面原因。

1.1 制造水平原因

制造水平原因方面主要受到110kV 及以上電纜的廠家制造因素影響的，此類因素中故障的發(fā)生點位有所不同，大體可以分為電纜本身、接地系統(tǒng)以及電纜的接頭位置三大方面。首先在電纜的本體故障中，如果在電纜加工與制造期間發(fā)生質(zhì)量問題，則很容易導(dǎo)致電纜的絕緣屏蔽效果不佳，絕緣偏心厚度出現(xiàn)不均勻的情況，甚至絕緣層存在雜質(zhì)問題；如果對此類質(zhì)量不佳的電纜進(jìn)行長期使用，則很容易導(dǎo)致更為嚴(yán)重的安全隱患問題。其次在電纜的接頭方面，由于110kV 及以上的電纜在接頭位置主要采用預(yù)制和組裝等形式，而以往采用的模塑型、繞包型接頭類型相對復(fù)雜，制造工藝更加繁瑣，如果電纜接頭絕緣帶層存在雜質(zhì)或縫隙問題，很容易引發(fā)質(zhì)量風(fēng)險隱患，此外受到預(yù)制和組裝電纜模式的影響，一旦發(fā)生電纜絕緣屏蔽問題會導(dǎo)致該位置的電應(yīng)力相對集中，更容易發(fā)生故障隱患。最后在電纜接地系統(tǒng)方面主要是由于電纜箱體部位密封性不佳，出現(xiàn)滲水問題引發(fā)電纜故障。

1.2 施工水平原因

110kV 及以上的電纜在施工安裝過程中同樣也存在一定的故障隱患因素。例如在施工過程中，如果施工現(xiàn)場的自然生態(tài)環(huán)境相對惡劣，空氣濕度過大，塵埃過多，則會導(dǎo)致施工現(xiàn)場的灰塵、潮濕水汽對電纜造成風(fēng)險隱患的影響；與此同時在電纜的安裝過程中，如果出現(xiàn)絕緣層劃痕問題或電纜接頭長時間暴露在自然環(huán)境之中，會導(dǎo)致空氣中的水分穿透絕緣層的縫隙，進(jìn)一步影響線纜的質(zhì)量水平。除此之外，電纜在安裝過程中同樣也存在較多因施工因素而導(dǎo)致密封性不好的情況。

1.3 設(shè)計原因

110kV 及以上電纜在運(yùn)行過程中容易出現(xiàn)受熱膨脹問題，導(dǎo)致電纜出現(xiàn)被擊穿的情況。在高壓電纜的設(shè)計中，如果交聯(lián)電纜在運(yùn)行中出現(xiàn)電流升高的問題，會進(jìn)一步引發(fā)電纜內(nèi)部線芯溫度的不斷升高，并產(chǎn)生受熱膨脹的現(xiàn)象，導(dǎo)致電纜出現(xiàn)故障問題。

1.4 破壞性原因

破壞性原因主要體現(xiàn)于對高壓電纜并沒有配備相應(yīng)的保護(hù)措施，例如很多110kV 及以上的高壓電纜直接埋藏于地下，如果沒有進(jìn)行必要的保護(hù)則很容易導(dǎo)致后期的施工建設(shè)對電纜造成外力破壞，產(chǎn)生挖斷或地基凹陷問題，引發(fā)更為嚴(yán)重的電纜擊穿故障和電纜故障隱患。

2 110kV 及以上電纜故障查找方法分析

2.1 電橋故障排查法

在針對110kV 及以上電纜進(jìn)行故障排查時可以應(yīng)用電橋故障排查法，如果電纜的電橋始終保持平衡狀態(tài)，那么與其相對應(yīng)的橋臂電阻乘積也會呈現(xiàn)出相等的情況，因此可以應(yīng)用電纜的電阻與長度比例原理進(jìn)行電橋故障的測試。例如在進(jìn)行電纜故障查找時，如果電纜并沒有發(fā)生故障問題，則可以將沒有故障的相導(dǎo)體與已經(jīng)發(fā)生故障的進(jìn)行連接，形成有效回路，隨后將兩個相導(dǎo)體連接后形成兩個電橋橋臂。在進(jìn)行電阻調(diào)節(jié)的過程中，可以用電橋平衡，隨后調(diào)節(jié)到最佳的狀態(tài)，使得電流量達(dá)到零，與此同時相導(dǎo)體的長度與電阻也會呈現(xiàn)出正比例的狀態(tài)，因此達(dá)到平衡的情況之下，出現(xiàn)故障的電纜長度之比同樣也是電橋橋臂的電阻比。但不容忽視的是，此種電橋故障排查法在應(yīng)用過程中使用范圍相對狹窄，往往更加傾向于對低電阻的電纜接地故障以及電纜三相短路等多種類型故障進(jìn)行排查，特別是當(dāng)前很多國家的科技水平不斷提升，這也使得電橋故障排查法逐漸被時代所淘汰，越來越多的新型技術(shù)手段被廣泛應(yīng)用于110kV 及以上電纜故障查找之中。

2.2 低壓脈沖反射故障排查法

低壓脈沖反射故障排查法主要適用于110kV 及以上的高壓電纜，如果高壓電纜出現(xiàn)短路問題以及電路故障情況，則可以用此種故障排查方法進(jìn)行有效的排查。據(jù)統(tǒng)計，應(yīng)用低壓脈沖反射故障排查法的故障類型占據(jù)電纜故障總體類型的8%左右，除此之外此類故障排查法可以應(yīng)用于測量電纜的長度情況，同時也可以對電磁波的傳導(dǎo)速度進(jìn)行合理把握，區(qū)分電纜的終端頭以及接頭情況等等[1]。在應(yīng)用低壓脈沖反射故障排查法時，需要提前向故障電纜內(nèi)部注入低壓脈沖，讓脈沖在電纜中進(jìn)行傳播，如果遇到阻抗和不匹配點則會發(fā)生脈沖反射情況。例如在故障點位置、短路點位置，脈沖都會發(fā)生反射性，回送到測量點進(jìn)行記錄。在應(yīng)用低壓脈沖反射故障排查法的過程中，需要對反射脈沖進(jìn)行極性的識別，并進(jìn)一步判斷電纜所發(fā)生故障的具體性質(zhì)，大多數(shù)情況下，電纜出現(xiàn)斷路故障則會體現(xiàn)于反射的脈沖與發(fā)射的脈沖極性基本相同，而如果出現(xiàn)短路的故障情況，二者脈沖則極性相反。

2.3 直流高壓閃絡(luò)法

直流高壓閃絡(luò)法主要針對電纜所發(fā)生的閃絡(luò)擊穿性故障進(jìn)行全面的排查與測量。應(yīng)用直流高壓閃絡(luò)法時，電纜一旦發(fā)生故障情況則可以應(yīng)用HT-TC故障測試儀進(jìn)行檢測，如果檢測出的電阻指數(shù)非常高，但是并沒有形成更加穩(wěn)定的電阻通道，則可以應(yīng)用逐步升高的直流電壓，讓其施加于被檢測的故障電纜上，等到積累到一定的電壓值之后，故障點位就會出現(xiàn)擊穿情況，造成閃絡(luò)，隨后可以應(yīng)用閃絡(luò)電弧進(jìn)行電壓短路反射，應(yīng)用反射回波在直流電壓的輸入端形成開路反射。此種直流高壓閃絡(luò)法在應(yīng)用過程中能夠造成輸入與故障點位之間的多次反射情況，有效提高了故障排查的效率。

2.4 沖擊高壓閃絡(luò)法

110kV 及以上電纜出現(xiàn)的大部分閃絡(luò)故障都可以應(yīng)用沖擊高壓閃絡(luò)法進(jìn)行排查，此種高壓閃絡(luò)法與直流高壓閃絡(luò)法的原理基本類似，不同之處在于充電容器與電纜之間增加了球形放電間隙[2]。在應(yīng)用沖擊高壓閃絡(luò)法進(jìn)行故障排查的過程中，需要對充電電容進(jìn)行充電，累積電壓數(shù)值，隨后在球形放電的間隙出現(xiàn)擊穿放電問題，使得電纜的整體線路達(dá)到瞬時高壓，而故障點位也會出現(xiàn)突破臨界值的情況，造成故障點位的擊穿放電，放電過程中產(chǎn)生的電流與電壓信號也會向電纜兩端進(jìn)行傳播，通過對信號的收集與捕捉能夠?qū)收习l(fā)生點位進(jìn)行合理的排查與測定。值得注意的是，沖擊高壓閃絡(luò)法與直流高壓閃絡(luò)法相比更加復(fù)雜，在辨認(rèn)難度方面更高，準(zhǔn)確度則相應(yīng)較低，但是沖擊高壓閃絡(luò)法的適用范圍更加廣闊。

3 110kV 及以上電纜各類故障的有效預(yù)防措施

3.1 提高電纜質(zhì)量監(jiān)督與檢驗水平

為了合理規(guī)避電纜發(fā)生的各類故障，需要全面把握電纜的質(zhì)量要素，要從廠家制造方面出發(fā)，對制造的流程以及電纜質(zhì)量水平進(jìn)行更加全面的監(jiān)督與檢驗，確保110kV 及以上電纜的整體質(zhì)量水平能夠與原有的標(biāo)準(zhǔn)相符合。在電纜制造過程中，電網(wǎng)企業(yè)可以在電纜廠家方面設(shè)置專業(yè)人員進(jìn)行質(zhì)量的專業(yè)監(jiān)督和檢驗，同時也負(fù)責(zé)對電纜的各項生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行有效指導(dǎo)。如果在質(zhì)量檢驗與監(jiān)督的過程中發(fā)現(xiàn)電纜不合格的問題，要第一時間反饋給電纜廠家，并要求其進(jìn)行整改，除此之外需要對電纜的可靠性進(jìn)行全方位的實驗與測試，檢測合格之后才能將電纜應(yīng)用于電網(wǎng)施工之中。

3.2 優(yōu)化電纜設(shè)計圖紙和施工要素

在電纜的設(shè)計與施工過程中，需要對電纜設(shè)計圖紙以及電網(wǎng)的設(shè)計方案規(guī)劃等進(jìn)行全方位的優(yōu)化與升級，并按照設(shè)計圖紙等必要的指導(dǎo)性文件，合理開展施工，因此要最大程度上避免設(shè)計的隱患問題，合理保證電纜施工工程的整體質(zhì)量水平。在進(jìn)行110kV 及以上電纜施工時要配合必要的排水、防護(hù)等安全保障措施，同時在電纜的接頭和轉(zhuǎn)角位置提高嵌合型設(shè)計，最大程度上保證施工設(shè)計圖紙方案的合理性和應(yīng)用性[3]。其次，在施工質(zhì)量管理方面，要確保電纜的各項施工要素與施工規(guī)范和工藝流程相符合，特別是在電纜頭的制作以及電纜安裝敷設(shè)方面，要保證電纜接頭位置的密封性。如果在施工過程中出現(xiàn)需要鋸開電纜頭的情況，則要采取一定的保護(hù)措施，嚴(yán)格按照施工規(guī)范要求進(jìn)行施工；在施工完成之后，也要保障電纜附件以及電纜接頭本身的密封效果。除此之外，在進(jìn)行電纜壓接時，可以對各類不規(guī)則形體進(jìn)行有效的去除和打磨，確保電纜內(nèi)部的各類顆粒和雜質(zhì)能夠全面清除，保證電纜應(yīng)用的良好環(huán)境效果。

3.3 開展電纜施工竣工實驗和日常監(jiān)測

在110kV 及以上電纜施工完成之后，需要按照施工標(biāo)準(zhǔn)和原有的設(shè)計要求對電纜進(jìn)行實驗，可以配合交流耐壓實驗，以進(jìn)一步確定電纜的安全性和穩(wěn)定性，有效避免各類風(fēng)險隱患、故障事故的發(fā)生。在進(jìn)行竣工實驗時，可以應(yīng)用VLF 法或者串聯(lián)諧振法等形式進(jìn)行檢測，如果電纜竣工實驗的所處環(huán)境受到影響和限制要特別注意避免使用直流耐壓法；也可以在24小時內(nèi)應(yīng)用連續(xù)空載運(yùn)行的形式進(jìn)行校驗，進(jìn)一步確定110kV 及以上電纜的綜合性能。最后在電纜的實際運(yùn)行過程中要不斷提高監(jiān)測力度，在電纜施工過程中，很多施工人員和安裝人員一味地認(rèn)為電纜本身的保護(hù)層相對較好，因此在安裝和施工時忽視了對電纜的維護(hù)，這也導(dǎo)致了電纜在應(yīng)用過程中出現(xiàn)較多故障問題。所以電網(wǎng)監(jiān)管部門需要對電纜的日常運(yùn)行情況進(jìn)行全方位的監(jiān)測與檢查，特別是對于電纜接頭的故障風(fēng)險多發(fā)的部位可以應(yīng)用更加科學(xué)有效的儀器進(jìn)行動態(tài)化監(jiān)測，有效保障電纜的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

4 結(jié)語

總而言之，110kV 及以上的電纜對于我國電網(wǎng)建設(shè)有重要的意義和價值，為了進(jìn)一步保障110kV及以上電纜的有效平穩(wěn)運(yùn)行，本文首先論述了110 kV 及以上電纜的故障發(fā)生原因；其次，著重探討了故障查找的具體方法；最后針對性的提出電纜故障的有效預(yù)防措施，要提高電纜質(zhì)量監(jiān)督與檢驗水平，優(yōu)化電纜設(shè)計圖紙和施工要素，開展電纜施工竣工實驗以及日常監(jiān)測。希望通過本文的研究能夠有效降低110kV 及以上高壓電纜的故障發(fā)生幾率，確保我國電網(wǎng)系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。