高壓電力電纜護層電流在線監測與故障診斷分析

王小冬

摘 要：隨著現階段我國社會經濟的發展，人們生活水平的提高，人們的用電量也越來越大。因此，高壓電力電纜護層電流在線監測與故障診斷技術變得至關重要。本文第一部分主要介紹了高壓電力電纜產生故障的原因，第二部分則介紹了故障狀態下護層電流在線檢測及故障診斷技術，從四個方面出發做出了詳細的研究，第三部分則重點闡述了高壓電力電纜護層電流在線監測原理，第四部分研究了高壓電力電纜護層電流的故障診斷，希望本文能夠給予相關人員參考意見，保障電力電纜的安全性與穩定性，促進電力系統實現更大的發展。

關鍵詞：高壓電力電纜 護層電流 在線監測 故障診斷

引言

在城市的輸電系統當中，高壓電力電纜發揮著巨大的作用，但是在實際的運行過程當中會受到各方面因素的影響，產生各種故障問題，嚴重影響人們的生產與生活，帶來了許多的不便。因此我們必須要采取多種措施進行監測和診斷，保障電力系統運行的安全性。

一、高壓電力電纜產生故障的原因

造成高壓電力電纜產生故障的原因有很多種，主要是外力因素和內部因素。正確分析電纜故障產生的原因，了解電纜敷設環境，確切判斷出電纜故障性質，選擇合適的探測方法，快速、準確地判定出故障點，能夠提高供電可靠性，減少故障修復費用及停電損失。

其中外力因素包括被水浸，電纜被水浸泡后就會嚴重損害電纜的絕緣程度，造成接地故障而發生安全事故。溫度的腐蝕也是造成故障的原因之一，外界的火源或是熱源會造成電纜溫度過高，導致短路。還有就是在施工的過程當中由于工作人員操作不當；受到外界的破壞等等原因。

內部因素是由于電流產生的熱效應，導致芯片發熱，產生附加熱量，使電纜溫度升高，長期超負荷運行，會極大程度的引發故障。或是電纜中護層電流本身發生短路，電纜對地產生連接，這樣就會使高壓電力電纜的絕緣性電阻下降，產生故障。還有就是電纜本身使用的時間過長，電纜發生了老化以及腐蝕現象。電場分布設計不完善、材料選用不當、制作工藝不良、不按操作規程要求制作等，都會造成電纜頭絕緣故障，絕緣層上出現褶皺、裂損、破口和重疊間隙等缺陷。

二、故障狀態下護層電流在線檢測及故障診斷技術

2.1交叉互聯接線方式的電流計算

護層電流是感應電流和電容電流的和，根據這一點可以知道實現三相高壓電纜護層電流的交叉轉換是由于在交叉互聯電纜的接頭處裝有了交叉互聯接地箱設備以及同軸電纜。其中，同軸電纜是由兩根軸心相同的絕緣性金屬導體構成，作為電纜的連接裝置大多應用在連接線上。同軸電纜主要是為了降低波阻抗，降低保護層的電壓，同時還能很好的起到防水作用。另外，同軸電纜的合理應用能夠起到抗干擾的作用，相鄰的電纜的護層電流能夠對同軸電纜進行引導，進入到交叉互聯箱的內部，實現換位轉換。

2.2接頭處松動造成的開路故障

電纜出現故障很大的原因是因為電纜接頭處連接發生了松動，接頭處松動的原因是由于在安裝電纜的時候故障人員的不正確操作造成的，或是受到一定的外力破壞，人為的破壞電纜的裝置。這樣就會導致電纜被斷開，在正常的條件下無法形成一個閉合的回路，因此出現故障的護層電流就會變成0。

2.3互聯箱進水

我國很多地區降雨量大，因而很多露天的電纜與附件經常會出現滲水問題，甚至是被淹沒。交叉互聯箱遭到損壞，雨水滲透到互聯箱的內部，使得護層保護器被淹沒，產生短路故障。同時水體成分的不同對電阻的影響也不同，比較混雜的污水的電阻很低，這樣就會使得互聯箱內外水體的相連性，水體的總體積遠遠的超過其深度，如果交叉互聯箱長期的處于污水的浸泡狀態的話，就會導致護層的兩端接地，加大感應電流，產生故障。

2.4接頭處環氧預制件被擊穿

如果高壓電纜的接頭處被擊穿的話，就會導致電纜左右兩側的金屬護層相連接，直接損害系統，增大護層電流，護層電流升高的話就會導致環氧預制件快速發熱，而散熱問題卻不能很好的解決，這樣的話就會一旦預制件被擊穿，兩條護層電流會受到嚴重的影響[2]。

三、高壓電力電纜護層電流在線監測原理

高壓電纜護層電流在線監測裝置通過利用前端電流監測裝置對高壓電纜接頭處加裝0～100A單模精確CT電流互感器及精確接地環流采集裝置實時監測110kV及以上高壓電纜的每個高壓電纜金屬護層接地點的電流參數，并利用GPRS無線通信方式把告警信息發送到監控中心，然后再由管理人員對前端監測點進行定位，同時將其告警信息發送到相關維護人員的手機上，以便及時對發生故障的電纜進行更換或搶修[3]。

高壓電力電纜在線監測有三個監測部分，計算機處理系統、傳感器系統、溫度控制監測系統。計算機處理系統將所有的電纜連接起來，利用傳感器對電纜的溫度作了進一步的分析，并將相關的數據傳到計算機總系統，這樣就能及時的對電纜中出現的各種故障，故障的位置、故障的類型等做出進一步的分析處理，這樣就能有效的進行監測。

在進行對高壓電力電纜的在線監測以及故障診斷的時候首先需要對有關電流的數據進行收集、記錄，數據收集系統是由多個感應器組成的，在實際的運行當中計算機系統可以永久的保存監測到的所有數據，并且展示。

四、高壓電力電纜護層電流的故障診斷

選擇一條線路長度為1.5千米，電壓為110kv的電纜作為仿真對象，對電纜的原始數據、長度、電容率等，作出具體的測量，根據護層電流為感應電流與電容電流的和來進行計算，得出最后的護層電流測量值。

在仿真的實際過程當中，對高壓電力電纜護層電流做數據監測和故障診斷的時候需要選取實際的電纜作為研究對象，對數據進行分析與仿真，這樣就能夠清晰的了解到電流的實際變化情況。在系統的具體運行過程當中，電纜對應的三相負荷電流并不完全相同，差別很小，其造成的影響基本上可以忽略。根據電纜的故障分析可以知道護層電流與負荷電流的比值數為1，在電纜發生故障的時候，其比值就會變大，最大達到5[4]。

通過研究可得知，當電力電壓發生故障的時候，可以建立一種三相交叉互聯電纜護層電流的模型，科學的分析其數據以及動態變化，建立等效電力圖。當電纜接頭發生互聯箱滲水或是預制板擊穿故障的時候，電流的數值將會增大。

結束語

雖然現階段我國的電力系統已經取得了很大的進步，但是在實際的運行過程當中，會出現電流過高而使電力電纜出現故障的問題，因此需要做好對電力電纜的在線監測與故障診斷。電纜的材料選擇、制作工藝等都會使電纜出現故障，造成一定的損失，需要根據電壓的實際情況，做好電纜的選擇與維護。高壓電纜金屬護層環流的在線監測可以監測電力電纜金屬護層自身的狀態，也可以監測主絕緣的品質狀態和高壓電力電纜其它故障。

總而言之，通過對電纜出現故障的原因進行分析，有效的進行在線監測與故障診斷，能夠實現電力系統的有效進步，促進電力事業的長久發展。

參考文獻：

[1]袁燕嶺，周灝，董杰等.高壓電力電纜護層電流在線監測及故障診斷技術[J].高電壓技術，2015，41（4）：1194-1203.

[2]許華君，朱國朋.高壓電力電纜護層電流在線監測及故障診斷技術[J].黑龍江科技信息，2016，（2）：78-78.endprint