10 kV電纜故障模擬裝置研究與應用

冼 定，林子翔，凌志勇

（1.廣東電網(wǎng)有限責任公司茂名供電局，廣東 茂名 525000；2.廣東省電力工業(yè)職業(yè)技術學校，廣東 廣州 510520；3.廣東電網(wǎng)有限責任公司教育培訓評價中心，廣東 廣州 510520）

隨著我國電力工業(yè)的不斷發(fā)展，電力電纜線路憑借供電可靠、安全隱蔽、節(jié)省走廊、美化環(huán)境以及不受外界因素影響、不受惡劣氣候侵害等優(yōu)點，在電力系統(tǒng)中得到了廣泛推廣和應用，特別是一、二線城市城區(qū)線路建設，也多采用電力電纜線路方式實現(xiàn)。電力電纜線路作為電力系統(tǒng)的一項重要組成部分，如果故障發(fā)現(xiàn)不及時、檢修不到位，都將直接影響著整個電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行，甚至導致火災、大規(guī)模停電等嚴重事故，給國家和企業(yè)帶來不可估量的損失。因此，準確識別和快速處理電纜故障是保證電力系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定運行的重要手段，也是輸配電線路電纜運行與檢修人員的考核重點。

1 研究背景

現(xiàn)有的電纜故障排查培訓多采用教師講解故障原理，再指導學員進行模擬演練的方式開展，以達到培訓目的。常用的電纜故障模擬裝置雖然操作簡單直接，但仍然存在以下缺陷和不足：①模擬裝置多采用人工操作設置，普遍存在操作模式單一、設備功能單一、故障類型設置單一等缺陷，缺乏培訓考核的多樣性。②模擬裝置進行故障模擬時，易被不采用儀器設備檢測而直接發(fā)現(xiàn)，與實際現(xiàn)場有較大區(qū)別，培訓效果不明顯。比如，在進行電纜單相接地故障模擬時，采用現(xiàn)有故障模擬裝置，只能在電纜終端加裝接地線，目測即可發(fā)現(xiàn)故障點，考核公平性較差，培訓效率大打折扣。③模擬裝置進行故障模擬時需要破壞電纜，產生大量的耗材損耗和浪費。比如，在進行電纜斷相故障模擬時，采用現(xiàn)有故障模擬裝置則必須要切斷電纜，造成電纜浪費。為解決以上缺陷和不足，本研究設計研發(fā)了一套10 kV電纜故障模擬裝置，與現(xiàn)場實際無縫對接，有效實現(xiàn)10 kV電纜的單相斷線、三相斷線、三相短路、相間短路及單相接地、低阻值接地、高阻值接地、電纜老化、間隙放電故障的模擬功能。

2 技術路線

2.1 設計要求

裝置應能模擬10 kV電纜典型故障，包括單相斷線、三相斷線、三相短路、相間短路及單相接地、低阻值接地、高阻值接地、電纜老化、間隙放電；裝置應具備故障間切換功能，能夠在典型故障間進行快速、方便切換，方便培訓教學和技能考核開展；裝置應能模擬故障位于電纜不同部位的情況，包括終端頭和中間接頭故障；裝置模擬出的故障特征應穩(wěn)定，參數(shù)應與實際電纜故障一致，能被各種電纜故障檢測儀表按正常的故障探測方法檢測并有效識別；裝置及內部構件應能承受不少于10 kV電壓環(huán)境下的可靠運行；裝置結構應設計緊湊、布局合理、外觀簡潔，易于攜帶、布置與維護。

2.2 研發(fā)路線

本研究設計研發(fā)的電纜故障模擬裝置以大功率真空接觸器為控制元件核心，設置電纜中間頭和終端頭，通過手動或搖控裝置進行電纜各種故障的模擬操作設置，達到單一或組合的各種電纜故障類型。各種故障設置簡單便捷，并且有相應指示燈作為顯示，培訓師可一目了然。在技能考核方面，可以通過故障類型的組合設置，對每位考核對象設置不同故障，徹底改變了故障類型單一的局限。本研究設計研發(fā)的電纜故障模擬裝置主要由大功率真空接觸器、自保持按鈕、遙控控制系統(tǒng)組成，具體作用如下：①大功率真空接觸器。每個大功率真空接觸器耐受電壓為1 000 V，電流為200A。可適應日常使用的工器具。②自保持按鈕。用于10 kV電纜終端頭故障模擬裝置的手動控制，進行各種故障的模擬操作。③遙控控制系統(tǒng)。用于10 kV電纜中間頭故障模擬裝置搖控操作，進行各種故障的模擬操作。

3 設計原理

本研究設計研發(fā)的電纜故障模擬裝置，分別通過電纜中間頭或終端頭模擬裝置上各開關的手動或遙控操作，對裝置內部相應回路進行通斷選擇，從而模擬出所需故障類型。

4 應用優(yōu)勢

采用上述原理設計研發(fā)出的故障模擬裝置，能準確模擬各種典型的電纜故障，并能在各故障之間進行快速、自由設定與轉換。將該故障模擬裝置應用于電纜故障排查培訓及考核中，具有以下應用優(yōu)勢：①實現(xiàn)了中間頭與終端頭裝置自由組合。中間頭和終端頭故障模擬裝置可以自由組合，裝置間既可單獨使用，又可結合使用；裝置自身既可連接電纜使用，又可不連接電纜使用。裝置組合方便靈活，有效降低了耗材的損耗浪費，節(jié)省了培訓成本。②實現(xiàn)了技能培訓考核故障設置多樣性。在技能考核方面，通過裝置的故障切換及組合，有效增強故障設置類型的多樣性，彌補了考核過程中故障設置單一的缺陷，有效提升了培訓效率。此外，遙控操作較為隱蔽，可有效提升培訓考核工作的公平性。

5 推廣前景

隨著電纜線路的廣泛推廣應用，電力系統(tǒng)因電纜故障所引致的系統(tǒng)故障頻率也相應提高，對于故障排查的時效性、準確性也提出了更高的要求，本研究設計研發(fā)的模擬裝置可有效模擬現(xiàn)場10 kV電纜線路典型故障，與現(xiàn)場無縫對接，在培訓教學和實操考核方面有較強的使用價值。此外，本研究設計研發(fā)的模擬裝置不僅可以連接高壓或低壓電纜進行使用，而且可以單獨使用，同樣也可以將終端箱與中間箱組合使用，培訓教學效果良好，經濟效益明顯，具有較好的推廣前景和應用價值。

6 結束語

本研究設計研發(fā)的10 kV電纜故障模擬裝置操作靈活、方便、快捷，可視化、自動化程度高，可安全、準確、有效地模擬現(xiàn)場典型故障，并根據(jù)培訓及考核需求在各類型故障間靈活轉換、自由設定，為電纜故障排查培訓提供了一種有效的模擬實訓手段，彌補了現(xiàn)有培訓裝置和手段的缺陷與不足，有效提高了培訓效率，節(jié)約了培訓成本，豐富了考核故障設置，提升了實操考核的公平性，為電力系統(tǒng)電纜運檢技能人才的有效培養(yǎng)提供了設備保障。

［1］曹強.10 kV電纜故障分析及運行維護措施［J］.中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2014（11）：201-202.

［2］劉凌逍，王麗艷.10 kV電纜故障分析及運行維護措施［J］.黑龍江科學，2014，5（08）：275.