高壓電力電纜護層電流在線監測及故障診斷技術

◎李宇烽

高壓電力電纜護層電流在線監測及故障診斷技術

◎李宇烽

高壓電纜故障在電力系統中，是最為普遍的故障之一。在出現故障之后，必須要得到及時維修，如若不然，則會造成極大的影響。在電纜使用過程中，可以使用故障監測方法，來準確判定故障發生點，對故障進行最快速的排解，降低故障所造成的損失，提升電力系統全面性。

中國正在推行電網改造，在國家大力支持下，進度十分快速，但是其中的問題也逐漸的顯露出來，我們的高壓電力電纜，在多數情況下，都會選擇以單芯電纜為主的材料源，因為單芯電纜有一端接地釋放電壓，能夠有效的避開金屬屏蔽出現的問題，減少意外金屬環流的現象，解決高壓電力電纜護層電流傳輸主要問題。一般在多點接地的情況下，我們選用的單芯電纜需要具有承受高電壓和護層出現的能力，如果電纜質量不好、安裝不到位、原來安裝的高壓電纜出現絕緣老化就會導致高壓電纜頻繁發生事故。本文采用了對目前已使用的電纜護層探測故障儀器設備技術在過高壓電纜故障排除上的使用和在線監測及故障診斷技術進行了細致的研究。

電力電纜護層絕緣檢測手段分析及監測方法

護層絕緣檢測手段分析

通過對傳統的監測的分析研究，主要的原理是采用斷電模式，然后利用保護層的絕緣電阻進行測量故障點。第二種方法是鉗形電流模式，通過測量層流循環電流來進行監測分析問題情況。如今，隨著技術科技的發展與進步，高效的傳輸線路已經越來越可靠，物理上的電源故障在高壓電纜中的發生也越來越少見。針對我國如今的復雜環境地下高壓電纜故障問題，傳統的手動測量循環電流模式已經滿足不了高壓電力電纜護層電流的故障解決。以某城市的電力局為例，目前存在69條環形的高壓地下電纜，完成這些電纜需要100多個直接接地箱和將100個的叉連接接地箱，一般存放在塔中或在接頭井中，對于如此大量的這些箱體，如果任然采用傳統的監測技術，將需要花費相當多的人力、物理，并影響故障判斷的時間。所以，開發一個創新的智能高壓電纜護套絕緣在線監測系統已經成為勢在必行的選擇，通過這套系統的使用，可以有效的提高故障排查效率，并能有效的預防于未然。

電力電纜護層的監測方法

局部放電的在線監測方法。在本文中采用的局部放電技術是利用電纜絕緣體上面的微孔進行信號放電，這種微孔信號放電可以為高壓電纜監測、診斷提供方便，我們可以通過放電信號外的絕緣介質，頻率的頻率不一樣， 在高頻信號中，頻率高于300KHz。 由于信號通常分布在電纜屏蔽中，因此高頻電流信號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局部放電后的那部分電纜進行監視觀察。一般在電纜傳輸中，聲信號的傳輸是比較慢的，外部的電磁信號噪聲也相對較小，而且局部放電源是一種更可行的現場測試方法。

接地電流的在線監測法。一般，我們認定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層和線芯會產生磁力線的鉸鏈現象，這種鉸鏈現象容易導致感應電壓情況的出現，為了有效避免這種情況的發生，需要對0.5km以內的短線路電纜進行接地措施操作，對高壓電纜內部的金屬護層進行如下的技術實施：確保一端直接接地進行放壓，另一端主要負責電阻保護。需要對大于1km的高壓電纜內部的金屬護層進行如下的技術實施：三相分段且交叉互聯兩端的接地方法。這樣，就能保證我們在電纜檢測過程中，獲取到全部的電纜外護信息，同時也能對接地電流進行監視，監測容性分量變化情況，這種既能獲取大量信息，同時能夠得知電纜老化的方案適合于110kV的高壓電纜線路的應用。

溫度監測法。除了以上對電纜的物理操作外，溫度監測也是必不可少的，它可以獲取電纜絕緣狀況，同時可以在未發生故障前計算線路負載，通過分布式光纖溫度檢測對廣泛的環形的高壓地下電纜進行監視，通過拉曼散射和光時域反射原理，能夠克服環境復雜問題，提供多點故障排查測量技術，同時造價小，傳感器體積小，不受電流影響，簡單操作，具有廣泛的應用價值。

高壓電纜護層故障

在高壓電纜出現故障問題后，維護人員通過測量的參數和指標和運行狀態來判斷故障因素，物理人員主要通過如下三個步驟來操作：

電纜運作前。在傳統的電纜制造中還存在很多的不足，故障的產生也會存在很大的隨機性，在對電纜排查前，需要維護人員對物理設備進行手動安裝，操作設備的不到位將是影響操作的重要原因之一。

電纜運作中。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荷壓力，已經超出了當初建設的預期數值，如果繼續忽視電壓過載問題，導致的故障將會對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失，比如忽略了電纜絕緣子的問題，導致保護層的損壞，很多細小的問題都能導致非常嚴重的后果，也必將面對更加繁瑣的維修狀況。

長久運作導致疲勞。我國目前沒有相應的備用設施，所有的設備都是24小時長時間作業，如此的使用將會產生巨大的損耗，尤其是高壓電纜，對于超負載、廣覆蓋的需求，巨大的電量使用，長期的機械損耗，都是導致絕緣體老化、故障產生的重要原因。為了有效的避免現狀，應該及時的對電纜進行更換，加強養護和監視的強度，才可以使高壓電纜安全使用。

高壓電纜線路一直以來都是我國電力非常重要的保護資源，也是國家線路安全的工作保障，高壓電纜護層的故障監測已成為高壓電纜線路操作的必要設施，能夠幫助排查線路，勘測故障距離，確定故障精確點，有效預防絕緣體老化、故障發生等問題。通過對電纜操作研究，確定可以使用故障監測方法，來準確判定故障發生點，故障快速排解，損失最低化，提升電力系統全面性。同時也保證了最大限度上的不改變線路連接的情況下，還原電纜運行，具有廣泛的應用價值。

（作者單位：國網黑龍江省電力有限公司哈爾濱供電公司）