高壓電力電纜護(hù)層電流在線監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)

◎李宇烽

高壓電力電纜護(hù)層電流在線監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)

◎李宇烽

高壓電纜故障在電力系統(tǒng)中，是最為普遍的故障之一。在出現(xiàn)故障之后，必須要得到及時(shí)維修，如若不然，則會(huì)造成極大的影響。在電纜使用過(guò)程中，可以使用故障監(jiān)測(cè)方法，來(lái)準(zhǔn)確判定故障發(fā)生點(diǎn)，對(duì)故障進(jìn)行最快速的排解，降低故障所造成的損失，提升電力系統(tǒng)全面性。

中國(guó)正在推行電網(wǎng)改造，在國(guó)家大力支持下，進(jìn)度十分快速，但是其中的問(wèn)題也逐漸的顯露出來(lái)，我們的高壓電力電纜，在多數(shù)情況下，都會(huì)選擇以單芯電纜為主的材料源，因?yàn)閱涡倦娎|有一端接地釋放電壓，能夠有效的避開(kāi)金屬屏蔽出現(xiàn)的問(wèn)題，減少意外金屬環(huán)流的現(xiàn)象，解決高壓電力電纜護(hù)層電流傳輸主要問(wèn)題。一般在多點(diǎn)接地的情況下，我們選用的單芯電纜需要具有承受高電壓和護(hù)層出現(xiàn)的能力，如果電纜質(zhì)量不好、安裝不到位、原來(lái)安裝的高壓電纜出現(xiàn)絕緣老化就會(huì)導(dǎo)致高壓電纜頻繁發(fā)生事故。本文采用了對(duì)目前已使用的電纜護(hù)層探測(cè)故障儀器設(shè)備技術(shù)在過(guò)高壓電纜故障排除上的使用和在線監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)進(jìn)行了細(xì)致的研究。

電力電纜護(hù)層絕緣檢測(cè)手段分析及監(jiān)測(cè)方法

護(hù)層絕緣檢測(cè)手段分析

通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)的分析研究，主要的原理是采用斷電模式，然后利用保護(hù)層的絕緣電阻進(jìn)行測(cè)量故障點(diǎn)。第二種方法是鉗形電流模式，通過(guò)測(cè)量層流循環(huán)電流來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析問(wèn)題情況。如今，隨著技術(shù)科技的發(fā)展與進(jìn)步，高效的傳輸線路已經(jīng)越來(lái)越可靠，物理上的電源故障在高壓電纜中的發(fā)生也越來(lái)越少見(jiàn)。針對(duì)我國(guó)如今的復(fù)雜環(huán)境地下高壓電纜故障問(wèn)題，傳統(tǒng)的手動(dòng)測(cè)量循環(huán)電流模式已經(jīng)滿足不了高壓電力電纜護(hù)層電流的故障解決。以某城市的電力局為例，目前存在69條環(huán)形的高壓地下電纜，完成這些電纜需要100多個(gè)直接接地箱和將100個(gè)的叉連接接地箱，一般存放在塔中或在接頭井中，對(duì)于如此大量的這些箱體，如果任然采用傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，將需要花費(fèi)相當(dāng)多的人力、物理，并影響故障判斷的時(shí)間。所以，開(kāi)發(fā)一個(gè)創(chuàng)新的智能高壓電纜護(hù)套絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)成為勢(shì)在必行的選擇，通過(guò)這套系統(tǒng)的使用，可以有效的提高故障排查效率，并能有效的預(yù)防于未然。

電力電纜護(hù)層的監(jiān)測(cè)方法

局部放電的在線監(jiān)測(cè)方法。在本文中采用的局部放電技術(shù)是利用電纜絕緣體上面的微孔進(jìn)行信號(hào)放電，這種微孔信號(hào)放電可以為高壓電纜監(jiān)測(cè)、診斷提供方便，我們可以通過(guò)放電信號(hào)外的絕緣介質(zhì)，頻率的頻率不一樣， 在高頻信號(hào)中，頻率高于300KHz。 由于信號(hào)通常分布在電纜屏蔽中，因此高頻電流信號(hào)可以使用電纜外屏蔽的接地處的高頻電流互感器耦合。然后，利用超聲波傳感器對(duì)局部放電后的那部分電纜進(jìn)行監(jiān)視觀察。一般在電纜傳輸中，聲信號(hào)的傳輸是比較慢的，外部的電磁信號(hào)噪聲也相對(duì)較小，而且局部放電源是一種更可行的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法。

接地電流的在線監(jiān)測(cè)法。一般，我們認(rèn)定110kV以上的電壓使用線纜是高壓電纜，我們采用的材料以單芯電纜為主，但是在單芯電纜中的金屬護(hù)層和線芯會(huì)產(chǎn)生磁力線的鉸鏈現(xiàn)象，這種鉸鏈現(xiàn)象容易導(dǎo)致感應(yīng)電壓情況的出現(xiàn)，為了有效避免這種情況的發(fā)生，需要對(duì)0.5km以?xún)?nèi)的短線路電纜進(jìn)行接地措施操作，對(duì)高壓電纜內(nèi)部的金屬護(hù)層進(jìn)行如下的技術(shù)實(shí)施：確保一端直接接地進(jìn)行放壓，另一端主要負(fù)責(zé)電阻保護(hù)。需要對(duì)大于1km的高壓電纜內(nèi)部的金屬護(hù)層進(jìn)行如下的技術(shù)實(shí)施：三相分段且交叉互聯(lián)兩端的接地方法。這樣，就能保證我們?cè)陔娎|檢測(cè)過(guò)程中，獲取到全部的電纜外護(hù)信息，同時(shí)也能對(duì)接地電流進(jìn)行監(jiān)視，監(jiān)測(cè)容性分量變化情況，這種既能獲取大量信息，同時(shí)能夠得知電纜老化的方案適合于110kV的高壓電纜線路的應(yīng)用。

溫度監(jiān)測(cè)法。除了以上對(duì)電纜的物理操作外，溫度監(jiān)測(cè)也是必不可少的，它可以獲取電纜絕緣狀況，同時(shí)可以在未發(fā)生故障前計(jì)算線路負(fù)載，通過(guò)分布式光纖溫度檢測(cè)對(duì)廣泛的環(huán)形的高壓地下電纜進(jìn)行監(jiān)視，通過(guò)拉曼散射和光時(shí)域反射原理，能夠克服環(huán)境復(fù)雜問(wèn)題，提供多點(diǎn)故障排查測(cè)量技術(shù)，同時(shí)造價(jià)小，傳感器體積小，不受電流影響，簡(jiǎn)單操作，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

高壓電纜護(hù)層故障

在高壓電纜出現(xiàn)故障問(wèn)題后，維護(hù)人員通過(guò)測(cè)量的參數(shù)和指標(biāo)和運(yùn)行狀態(tài)來(lái)判斷故障因素，物理人員主要通過(guò)如下三個(gè)步驟來(lái)操作：

電纜運(yùn)作前。在傳統(tǒng)的電纜制造中還存在很多的不足，故障的產(chǎn)生也會(huì)存在很大的隨機(jī)性，在對(duì)電纜排查前，需要維護(hù)人員對(duì)物理設(shè)備進(jìn)行手動(dòng)安裝，操作設(shè)備的不到位將是影響操作的重要原因之一。

電纜運(yùn)作中。在電力使用不斷加劇的情況下，各省市的高壓電纜承受這巨大的超負(fù)荷壓力，已經(jīng)超出了當(dāng)初建設(shè)的預(yù)期數(shù)值，如果繼續(xù)忽視電壓過(guò)載問(wèn)題，導(dǎo)致的故障將會(huì)對(duì)電纜造成非常大的沖擊。在維保人員中，需要避免操作故障過(guò)失，比如忽略了電纜絕緣子的問(wèn)題，導(dǎo)致保護(hù)層的損壞，很多細(xì)小的問(wèn)題都能導(dǎo)致非常嚴(yán)重的后果，也必將面對(duì)更加繁瑣的維修狀況。

長(zhǎng)久運(yùn)作導(dǎo)致疲勞。我國(guó)目前沒(méi)有相應(yīng)的備用設(shè)施，所有的設(shè)備都是24小時(shí)長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)，如此的使用將會(huì)產(chǎn)生巨大的損耗，尤其是高壓電纜，對(duì)于超負(fù)載、廣覆蓋的需求，巨大的電量使用，長(zhǎng)期的機(jī)械損耗，都是導(dǎo)致絕緣體老化、故障產(chǎn)生的重要原因。為了有效的避免現(xiàn)狀，應(yīng)該及時(shí)的對(duì)電纜進(jìn)行更換，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)和監(jiān)視的強(qiáng)度，才可以使高壓電纜安全使用。

高壓電纜線路一直以來(lái)都是我國(guó)電力非常重要的保護(hù)資源，也是國(guó)家線路安全的工作保障，高壓電纜護(hù)層的故障監(jiān)測(cè)已成為高壓電纜線路操作的必要設(shè)施，能夠幫助排查線路，勘測(cè)故障距離，確定故障精確點(diǎn)，有效預(yù)防絕緣體老化、故障發(fā)生等問(wèn)題。通過(guò)對(duì)電纜操作研究，確定可以使用故障監(jiān)測(cè)方法，來(lái)準(zhǔn)確判定故障發(fā)生點(diǎn)，故障快速排解，損失最低化，提升電力系統(tǒng)全面性。同時(shí)也保證了最大限度上的不改變線路連接的情況下，還原電纜運(yùn)行，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

（作者單位：國(guó)網(wǎng)黑龍江省電力有限公司哈爾濱供電公司）