電力電纜故障診斷技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

周川皓

摘要：目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，社會(huì)正在朝著現(xiàn)代化、智能化方向發(fā)展，社會(huì)用電量日益增加，對(duì)電力能源的需求不斷提升。在這樣的環(huán)境下，電網(wǎng)的安全、質(zhì)量及智能化要求也越來越高。在電網(wǎng)中連接各種電氣設(shè)備、傳輸和分配電能的電力電纜，安全性能不斷提高，維護(hù)工作量大大減少，可靠性高，有利于提高電網(wǎng)安全運(yùn)行水平，在電網(wǎng)中已經(jīng)得到越來越廣泛的應(yīng)用。隨著電力電纜使用數(shù)量的日益增加，電力電纜所產(chǎn)生的故障在電網(wǎng)故障中也占了一定的份額。智能電網(wǎng)對(duì)電纜故障也提出了更高的要求，如何快速、準(zhǔn)確地確定故障點(diǎn)位置和判斷出故障類型，智能電網(wǎng)如何準(zhǔn)確切斷故障點(diǎn)，迅速恢復(fù)供電，電力電纜智能故障定位已成為電纜運(yùn)行中十分關(guān)鍵的技術(shù)。

關(guān)鍵詞：電力電纜;智能電網(wǎng);故障診斷

一、線路老化分析

常見的輸電線主要由絕緣層、導(dǎo)體層以及保護(hù)層3個(gè)部分組成。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的電力電纜，往往其保護(hù)層以及絕緣層會(huì)發(fā)生老化或者損壞。一般情況下，充油電纜的本體、接頭與終端部分的絕緣紙往往浸潤(rùn)在絕緣油中，不易發(fā)生老化情況。而當(dāng)電纜出現(xiàn)形變或者在外部作用力的干擾下發(fā)生絕緣層以及保護(hù)層破裂、泄漏時(shí)，充油電纜的絕緣效果將大大降低，極有可能引發(fā)重大的安全事故。充電的絕緣油會(huì)與空氣中的水分以及其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，出現(xiàn)老化等情況，進(jìn)一步降低絕緣效果。

金屬屏蔽層損壞以及水樹老化等均是交聯(lián)聚乙烯電纜最為常見的故障情況。當(dāng)電纜的絕緣部分摻雜有水分時(shí)，基于電場(chǎng)局部集中在絕緣體中構(gòu)成樹枝狀老化損壞情況即為水樹。而當(dāng)長(zhǎng)期處于高溫環(huán)境中，水樹逐漸發(fā)生氧化，吸水效果大大增強(qiáng)，導(dǎo)電性逐漸增加，最終可能發(fā)生熱擊穿情況;當(dāng)長(zhǎng)期處于低溫運(yùn)行環(huán)境時(shí)，由于氧化以及轉(zhuǎn)化等，水樹枝會(huì)進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌渲Α?/p>

二、電力電纜故障診斷技術(shù)分析

對(duì)于電力電纜故障的診斷主要包括故障的診斷、測(cè)距以及定位3個(gè)部分。故障診斷主要是對(duì)故障類型的判定以及嚴(yán)重程度的識(shí)別，從而有助于檢測(cè)人員利用合適的測(cè)距以及定位技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步操作。明確故障電阻為封閉性故障或者閃絡(luò)故障，是單相故障還是兩相、三相故障，是高阻故障還是低阻故障，是短路故障還是開路故障。電纜故障位置的測(cè)距則主要基于專業(yè)設(shè)備在電纜的一端進(jìn)行距離檢測(cè)?，F(xiàn)下通常采用行波測(cè)距技術(shù)。低阻和短路故障則主要采用低壓脈沖反射的方式，相較于傳統(tǒng)的電橋檢測(cè)技術(shù)更為直觀簡(jiǎn)單。電纜故障定位技術(shù)即依據(jù)故障測(cè)距的計(jì)算結(jié)果，結(jié)合電纜鋪設(shè)方向，從而大致判斷出故障的具體位置，并將故障點(diǎn)控制在一個(gè)較小的區(qū)間內(nèi)，采用放電聲測(cè)法以及其他方式明確故障點(diǎn)的實(shí)際準(zhǔn)確位置。

三、電力電纜故障診斷技術(shù)的應(yīng)用

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)于電力供應(yīng)需求勢(shì)必越來越高，相應(yīng)的對(duì)于電力供應(yīng)質(zhì)量要求也更高。經(jīng)過多年的努力，我國(guó)電力供應(yīng)技術(shù)取得了一定的突破，但現(xiàn)階段電網(wǎng)結(jié)構(gòu)依然存在不足，需要不斷完善。電力電子設(shè)備是當(dāng)下應(yīng)用較為普遍的系統(tǒng)故障診斷以及調(diào)控技術(shù)，可以用于電網(wǎng)潮流調(diào)配、提升電網(wǎng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、規(guī)避電力事故等方面。

震蕩波檢測(cè)技術(shù)是目前應(yīng)用較為普遍的離線電纜局放檢測(cè)技術(shù)，其基于對(duì)充電后經(jīng)過系統(tǒng)檢測(cè)回路的電纜放電電流中的脈沖信號(hào)的診斷分析，可以對(duì)電纜中的放電情況以及故障點(diǎn)進(jìn)行判定。該技術(shù)多用于附件缺陷診斷以及帶絕緣屏蔽機(jī)構(gòu)電纜的檢測(cè)。該技術(shù)同時(shí)也是當(dāng)下國(guó)際上應(yīng)用最為先進(jìn)的技術(shù)手段，可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地判定電纜當(dāng)下的健康狀況，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，及時(shí)預(yù)警，為電纜長(zhǎng)期可靠地運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。

首先，對(duì)于需要檢測(cè)的電纜進(jìn)行直流加壓，直至電壓值達(dá)到預(yù)定值;其次，合上高壓固態(tài)開關(guān)，利用設(shè)備電感以及被檢測(cè)電纜的電容產(chǎn)生諧振，在被檢測(cè)的電纜終端得到阻尼震蕩電壓。綜合分析電纜運(yùn)行等信息，整個(gè)檢測(cè)技術(shù)利用固定電感與被檢測(cè)電纜形成的阻尼震蕩回路，利用配置保證電壓震蕩頻次與工頻頻次相符。

通常局部放電所得到的電脈沖信號(hào)頻譜較寬，可以達(dá)到幾百兆赫茲，因此可以在獲得盡可能多的放電信息的情況下，可靠地過濾現(xiàn)場(chǎng)的干擾信號(hào)，有助于電纜局部放電的檢測(cè)以及在線監(jiān)測(cè)。目前應(yīng)用最為廣泛的脈沖電流法主要采用局部放電信號(hào)頻譜內(nèi)的低頻段區(qū)間，來避開無線電信號(hào)，使得信號(hào)中所存在的信息量較少，抗干擾能力較低。近些年超高頻檢測(cè)方法應(yīng)用越來越普遍，超高頻的優(yōu)勢(shì)在于可以有效避開幾百兆赫茲以下的信號(hào)干擾，從而得到較好的信噪比。但實(shí)際因?yàn)榫植糠烹娔芰恐饕植荚趲装僬缀掌澮詢?nèi)，超高頻的效果并不理想，往往比較難進(jìn)行局部放電的定量以及模式判定。此外，該方式對(duì)于絕緣內(nèi)部氣隙放電的診斷效果也并不理想。

采用阻尼震蕩波電壓檢測(cè)模式，依據(jù)震蕩波電壓情況下電力電纜的局部放電測(cè)定，對(duì)放電進(jìn)行檢測(cè)，構(gòu)建故障識(shí)別機(jī)制?；诿}沖分離技術(shù)的抵御干擾與多模式分離技術(shù)，可以較為快速、準(zhǔn)確地判定電纜故障形式，并基于智能電網(wǎng)對(duì)電纜電線故障形式與智能化的綜合識(shí)別，可較為快速地對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行判定，并在較短的時(shí)間內(nèi)做出相應(yīng)的故障處理，盡可能保證供電穩(wěn)定性與可靠性。

四、結(jié)語

近些年我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)模越來越大，電力電纜線路架構(gòu)越來越復(fù)雜，因此出現(xiàn)的問題也越來越多。傳統(tǒng)的電力電纜故障檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)難以應(yīng)對(duì)當(dāng)下龐大的電力系統(tǒng)需求，所以基于更為先進(jìn)的故障診斷技術(shù)進(jìn)行快速定位故障并及時(shí)作出響應(yīng)就顯得尤為重要。阻尼震蕩波電壓情況下的交聯(lián)聚乙烯電纜局部放電檢測(cè)技術(shù)，主要基于阻尼震蕩波寬帶脈沖電流方式進(jìn)行檢測(cè)、定位等，利用脈沖分離技術(shù)與多模式分離檢測(cè)方式，快速、準(zhǔn)確地識(shí)別電纜故障形式，并通過對(duì)放電樣本庫與智能化綜合分析識(shí)別軟件進(jìn)行檢測(cè)以及故障識(shí)別，從而大大提升電網(wǎng)的效率，縮短故障對(duì)用戶的影響范圍，提高當(dāng)下線路故障檢修效率，進(jìn)一步推動(dòng)電網(wǎng)系統(tǒng)的智能化發(fā)展。智能電網(wǎng)是未來電力電網(wǎng)的主要發(fā)展趨勢(shì)。隨著用電需求以及用電質(zhì)量要求越來越高，電力人員應(yīng)當(dāng)清楚意識(shí)到智能電網(wǎng)的重要性，并不斷學(xué)習(xí)、實(shí)踐，積累大量豐富經(jīng)驗(yàn)，逐步完善我國(guó)智能電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)，保障電力供應(yīng)的可靠性與穩(wěn)定性。

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（作者單位：天津電力公司電纜分公司）