電纜外護套破損定位技術

大慶油田電力集團供電公司

電纜外護套破損定位技術

郭忠大慶油田電力集團供電公司

電纜外護套破損將嚴重影響電纜的安全運行。一方面會降低電纜輸送容量，另外，會在短時間突然擊穿絕緣導致電纜停電事故。電纜外護套定位系統由MFM10測量系統和ESG NT精確定點兩部分組成，MFM10測量系統可以同時檢測、預定位電纜防護層的損傷，ESG NT對電纜外防護層損傷進行精確定位。安裝在電纜護套接地線上的數據采集電流互感器，實時測試護套接地環流，從而掌握金屬護套接地環流的變化狀況。接地環流在線監測系統和電纜外護套定位系統相結合，是電纜安全隱患由被動防護變主動預防的有效措施。

電纜外護套；破損點；接地環流；預定位；跨步電壓法

外護套是電纜的最外層，隨著運行年限的增長、運行環境惡劣和大規模基建開挖，電纜外護套缺陷逐年增加。電纜護套一旦破損，一方面會使電纜金屬套（或金屬屏蔽層）形成接地回路，從而使電纜金屬套發熱，降低電纜輸送容量；另一方面由于破損處水分和潮氣侵入，將會在短時間突然擊穿絕緣導致電纜停電事故。

1接地環流在線監測系統構建

大慶油田供電公司于2014年開發并安裝應用了電纜護層接地環流在線監測系統，其主要由在線取能模塊、接地線電流測量互感器、測量單元、數據通訊網絡、后臺服務器、客戶端軟件等部分組成。系統采用分布式體系架構，功能模塊間采用高內聚低耦合方式連接，便于功能和硬件的擴充。系統結構如圖1所示。

圖1 電纜護層接地環流在線監測系統結構

安裝在電纜護套接地線上的數據采集電流互感器實時測試護套接地環流，經數據轉換進入到現場的中央處理模塊進行數據處理并存儲，通過手持終端接收數據，再經專家智能分析進行統計分析，從而掌握金屬護套接地環流的變化狀況，獲取電纜系統需要檢修的證據。

2接地環流在線監測參考標準

當電纜負荷電流相對穩定時，若接地環流采集數據在一定時間內出現上升，并隨時間推移存在繼續上升的趨勢或保持相對高數據趨勢時，則該監測電纜存在護層破損的可能性；若接地環流采集數據由長期相對較高的數據逐漸降低，則該監測電纜存在護層多點破損的可能性。

當電纜負荷電流相對穩定時，若電纜接地環流采集數據保持在電纜實時負荷電流的5%以下，則電纜護層絕緣狀態良好；若電纜接地環流處于電纜實時負荷電流的5%～20%之間，則電纜護層絕緣可能存在故障隱患，或電纜接地系統存在缺陷；若電纜接地環流超過電纜實時負荷電流的20%以上，則需要對該電纜進行重點檢修。

若發現電纜護層可能出現故障隱患時，需要對該電纜線路的接地方式、故障歷史及維修記錄進行核查，確認接地方式是否科學合理，檢查歷史故障點及電纜附件有無故障，均排除后，再通過外護套定位系統進行電纜外護套故障隱患定位測試，消除故障隱患。

3電纜外護套定位系統構建

電纜外護套定位系統是由MFM10測量系統和ESG NT精確定點兩部分組成，MFM10測量系統可以同時檢測、預定位電纜防護層的損傷，ESG NT對電纜外防護層損傷進行精確定位。

在精確定位故障點時，MFM10會周期性地向電纜保護層發送脈沖電壓。這一電壓在電纜故障點流入大地，在故障點周圍形成電壓梯度。因此故障點附近會形成步級電壓，接近故障點電壓變高，遠離故障點電壓變低。經過故障點電壓極性改變，使用ESG NT和接地桿可以精確定位故障點的位置（跨步電壓法）。

4電纜外護套故障探測應用實例

4.1 鐵人甲線電纜外護套診斷

110 kV鐵人甲線型號為YJLW03-64/110-1× 300，長度1.534 km，負荷215 A。通過在線監測，發現接地環流存在疑似問題。

該電纜線路接地方式為交叉互聯保護接地（兩處），兩端為直接接地。每500 m一段，分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，單芯電纜截面300 mm2，線芯直徑約為20.6 mm，絕緣外徑68 mm，根據公式可計算出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段電纜的電容電流分別為I1=1.123 A、I2= 1.156 A、 I3=1.156 A。

表1 鐵人甲線金屬護層感應電流占電纜負荷電流的比例

根據數據顯示，110 kV鐵人甲線電纜線路三相接地電流占負荷電流百分比均在5%以上、20%以下，該回電纜線路可能存在電纜護層破損的隱患。

聯系停電，對鐵人甲線外護套絕緣進行診斷。

（1）絕緣電阻測試。A相為零、B相為零、C相為4.3 MΩ。根據行業標準《電力設備預防性試驗規程（DL/596—1996）》中11.3.1條規定，電纜外護套每1 km絕緣電阻不應低于0.5 MΩ。A、B兩相不合格，C相合格。

（2）交流耐壓試驗。施加4 kV電壓3 min，加壓過程中電流均在60 mA左右（兩次）。

（3）再進行絕緣電阻試驗，A相為2.3 MΩ、B相為4.6 MΩ、C相為7.6 MΩ。三相均在規程要求的合格范圍內。

（4）診斷結論。電纜外護套在施加電流值60 mA以上，大電流經過時產生的熱量會把絕緣中的潮氣驅除，使其絕緣逐步升高。因此，在持續加壓和大電流作用下，電纜外護套絕緣逐漸增加。鐵人甲線送電后，測量110 kV鐵人甲線電纜線路三相接地環流占負荷電流百分比均在5%以下，達到預期要求。

4.2 杏二十四線電纜外護套定位

35 kV杏二十四線電纜型號為YJLV－26/35－185，長度0.52 km，負荷66 A。

該電纜線路接地方式為一端保護接地，一端為直接接地。根據公式計算，采集到的接地環流數據基本可認為全部是電纜金屬護層感應電流，其占電纜負荷電流的百分比如表2所示。

表2 杏二十四線金屬護層感應電流占電纜負荷電流的比例

2014年7月28日對杏二十四線電纜進行停電檢修診斷。

（1）絕緣電阻測試。A相為零、B相為1.5 MΩ、C相為4.3 MΩ。

（2）交流耐壓試驗。施加電壓3kV，電流149mA，漏電流保護跳閘，電纜外護套可能有破損點。

（3）預定位定點。以C相為參考相，對A相進行預定位測試，預定位故障點在310 m處。其余兩項未預定出故障位置。

（4）精確定位。采用跨步電壓法對A相進行了精確定位，定位故障表在莊稼地內，挖開后，發現電纜外護套破損并采用外護套修補法進行補強。再次檢查絕緣電阻為2.5MΩ，電纜外護套修復合格。

5結語

電纜外護套是電纜安全運行的重要保證，其絕緣性能一直受到運行部門的高度重視。在油田電力系統中，電纜外護套腐蝕、破損、發生老化等缺陷會逐步演化成事故，每次事故都會給用戶造成巨大的經濟損失。接地環流在線監測系統和電纜外護套定位系統相結合，是電纜安全隱患由被動防護變主動預防的有效措施。該技術在電纜運行維護工作的實際應用，將大大提高電纜安全運行水平及測尋效率，縮短搶修時間。

（欄目主持 關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.8.023

2015-04-15