特高頻檢測(cè)法在電纜故障精確定位中的應(yīng)用

岳文超　張偉

摘 要：簡(jiǎn)要介紹了電纜故障的定位和特高頻檢測(cè)法（簡(jiǎn)稱UHF）的工作原理，結(jié)合當(dāng)前電力工作的實(shí)際需要，研究了如何將沖擊放電法與特高頻放電檢測(cè)法結(jié)合起來(lái)，從而精確定位電纜故障，并通過(guò)實(shí)例證明此方法是有效、可行的。

關(guān)鍵詞：特高頻檢測(cè)法；電纜故障；沖擊放電法；電容器

中圖分類號(hào)：TM755 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.06.079

隨著城市化進(jìn)程的加快，人們對(duì)城市規(guī)劃提出了更高的要求，在高壓輸電線路中，多使用電纜線代替了架空線路。在鋪設(shè)電纜時(shí)，一般選用深埋的方法，但是，在遇到故障時(shí)，采用這種方法不易查找故障點(diǎn)，很難及時(shí)恢復(fù)送電，檢查費(fèi)時(shí)費(fèi)力，會(huì)在一定程度上影響地區(qū)經(jīng)濟(jì)和企業(yè)效益。將沖擊放電法與特高頻檢測(cè)法結(jié)合起來(lái)，不僅可以克服環(huán)境對(duì)其的干擾，也能在一定程度上解決電纜埋設(shè)過(guò)深等傳統(tǒng)試驗(yàn)無(wú)法解決的問(wèn)題，從而快速找到故障點(diǎn)。這種方法的基本原理簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，可以直觀地判斷故障點(diǎn)。因此，有必要研究特高頻技術(shù)在電纜故障定位中的應(yīng)用。

1 檢測(cè)法介紹

1.1 沖擊放電法的工作原理

沖擊放電法是利用高壓直流電不斷地向電容器充電，當(dāng)電容器兩端的電壓達(dá)到球隙的擊穿電壓時(shí)，電容器中儲(chǔ)存的電荷經(jīng)過(guò)球隙向故障點(diǎn)釋放，使故障點(diǎn)發(fā)生放電現(xiàn)象，進(jìn)而方便工作人員有效定位故障點(diǎn)。其中，交流控制箱和變壓器的容量為1.5 kVA，整流元件的額定反峰電壓為100 kV，可通過(guò)串聯(lián)限流電阻調(diào)整整流電流，一般為200 mA，球隙直徑為10～20 mm，電容器容量為2～10 uF。沖擊放電法的工作原理如圖1所示。

1.2 特高頻檢測(cè)法的原理及其優(yōu)點(diǎn)

在絕緣介質(zhì)中，其絕緣強(qiáng)度和擊穿場(chǎng)強(qiáng)都很高。當(dāng)在小范圍內(nèi)放電時(shí)，擊穿的過(guò)程很快，會(huì)產(chǎn)生很陡的脈沖電流，其上升時(shí)間小于1 ns，會(huì)激發(fā)頻率達(dá)數(shù)吉赫的電磁波。這時(shí)，可采集此信號(hào)，通過(guò)其強(qiáng)弱判斷故障點(diǎn)。其中，特高頻傳感器可以感應(yīng)300 M～1.5 GHz的特高頻電磁信號(hào)；信號(hào)放大器可以對(duì)來(lái)自前端的放電信號(hào)作放大處理；檢測(cè)儀器主機(jī)可以處理傳感器采集到的特高頻電磁信號(hào)；筆記本電腦用來(lái)運(yùn)行分析軟件，處理采集的樣本，從而方便工作人員識(shí)別放電類型，判斷放電強(qiáng)度。特高頻檢測(cè)法的工作原理如圖2所示。

圖1 沖擊放電法的原理圖 圖2 特高頻檢測(cè)法的原理

特高頻檢測(cè)法的優(yōu)點(diǎn)是：①抗干擾性好。通常情況下，現(xiàn)場(chǎng)存在的干擾頻率范圍在 300 MHz以下，并且在外界傳播時(shí)的衰減速度很快。特高頻傳感器能接收UHF 頻段的信號(hào)，規(guī)避了電網(wǎng)中主要電磁干擾的頻率，具有良好的抗電磁干擾能力。②檢測(cè)效率高。UHF傳感器檢測(cè)放電的范圍較廣，可以采取先粗檢后細(xì)檢的方式。③便攜性好。隨著科技的進(jìn)步，儀器的集成度越來(lái)越高，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了手持式特高頻檢測(cè)儀。

2 電纜故障精確定位實(shí)例分析

2.1 電纜故障定位流程

電纜故障定位流程是：在發(fā)現(xiàn)故障后，對(duì)電纜進(jìn)行沖擊放電試驗(yàn)，隨后現(xiàn)場(chǎng)工作人員使用手持式儀器尋線定位，先進(jìn)行粗檢，即檢測(cè)電纜全線，記錄數(shù)據(jù)較大的位置，隨后進(jìn)行細(xì)檢，開挖電纜，確定故障點(diǎn)。信號(hào)檢測(cè)流程如圖3所示。電纜故障種類繁多，一般可分為3類，即短路故障、斷線不接地故障和閃絡(luò)故障。一般情況下，閃絡(luò)故障和斷線不接地故障屬于高阻故障，放電能量較弱，檢測(cè)時(shí)需要使用信號(hào)放大器和其他抗干擾手段。

2.2 電纜故障定位實(shí)例

某一110 kV電纜從A變電站到B變電站，其型號(hào)為YJLW03-Z 630 64/110，全長(zhǎng)3.5 km，在發(fā)生短路接地故障后，應(yīng)用本文介紹的方法執(zhí)行檢測(cè)操作，共發(fā)現(xiàn)了3處信號(hào)異常，異常信號(hào)如圖4所示。其中，有2處異常信號(hào)附近存在施工的跡象，開挖后，對(duì)電纜進(jìn)行沖擊放電試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，一處有明顯的放電聲，并且存在較高的特高頻信號(hào)，由此確定了故障點(diǎn)位置。經(jīng)過(guò)詳細(xì)的檢查發(fā)現(xiàn)，這次故障是因?yàn)榈缆饭こ涕_挖誤將電纜管道挖破，沒(méi)有及時(shí)將相關(guān)情況反饋給供電部門就回填土造成的。

圖3 信號(hào)檢測(cè)流程 圖4 異常信號(hào)

3 結(jié)論

本文介紹了傳統(tǒng)沖擊放電法與特高頻檢測(cè)法聯(lián)合尋找電纜故障點(diǎn)的原理和工作流程，通過(guò)實(shí)例分析，證明了該方法的可行性，從而為電纜故障點(diǎn)的檢測(cè)提供了一種新方法。由于篇幅有限，沒(méi)有一一介紹各種電纜故障定位實(shí)例。與此同時(shí)，建議相關(guān)工作人員在工作中，要針對(duì)不同工況使用不同的方法作判斷，例如高壓閃絡(luò)法、電橋平衡法和脈沖法等。

參考文獻(xiàn)

[1]張曉慧.國(guó)家電網(wǎng)公司生產(chǎn)技能人員職業(yè)能力培訓(xùn)專用教材：電氣試驗(yàn)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2010.

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作者簡(jiǎn)介：岳文超（1988—），畢業(yè)于南京工程學(xué)院（本科），主要從事高壓試驗(yàn)方面的工作。張偉（1990—），畢業(yè)于南京工程學(xué)院（本科），主要從事用電檢查方面的工作。

〔編輯：白潔〕