高壓電力電纜的故障測(cè)尋分析

楊春飛

（國(guó)網(wǎng)吉林省電力公司長(zhǎng)春供電公司,吉林長(zhǎng)春，130000）

高壓電力電纜的故障測(cè)尋分析

楊春飛

（國(guó)網(wǎng)吉林省電力公司長(zhǎng)春供電公司,吉林長(zhǎng)春，130000）

國(guó)內(nèi)在高壓電力電纜故障方面仍缺乏較成熟的測(cè)尋方法，文章通過對(duì)高壓電力電纜故障成因及類型的分析，著重從低壓脈沖反射法、直流高壓閃絡(luò)法、沖閃法等方面闡述了電力電纜故障的距離檢測(cè)方法，并就沖擊放電聲測(cè)法與聲磁同步法的故障定點(diǎn)檢測(cè)作了深入探討。

高壓電力電纜；故障查找；故障分析

1 高壓電力電纜故障原因分類

1.1 機(jī)械損傷

機(jī)械損傷引起的電纜故障占電纜事故很大的比例。造成機(jī)械損傷的主要原因有安裝時(shí)損傷、直接受外力損傷、行駛車輛碾壓損傷、土地沉降造成的電纜接頭和導(dǎo)體損傷。

1.2 絕緣受潮

絕緣受潮后會(huì)引起故障，造成電纜受潮的主要原因是密封不嚴(yán)進(jìn)水、電纜制造不良、金屬護(hù)套受外力或腐蝕破損。

1.3 絕緣老化變質(zhì)

受運(yùn)行中的電、熱、化學(xué)、環(huán)境等因素的影響，電纜的絕緣都會(huì)發(fā)生不同程度的老化。

1.4 過電壓

大氣與內(nèi)部過電壓作用，使電纜絕緣層擊穿，形成故障。

1.5 材料缺陷

電纜制造問題，電纜附件制造上的缺陷，對(duì)絕緣材料的維護(hù)管理不善。

2 常用的電纜故障測(cè)距檢測(cè)方法

2.1 電橋法

將被測(cè)電纜終端故障相與非故障相端接，電橋兩臂分別接故障相和非故障相，通過調(diào)節(jié)電阻使得電橋達(dá)到平衡，通過公式計(jì)算出故障點(diǎn)的距離。

2.2 低壓脈沖反射法

測(cè)試時(shí)向電力電纜的故障相注入低壓脈沖。該脈沖沿電纜傳播到阻抗不匹配點(diǎn)即故障點(diǎn)時(shí)，脈沖產(chǎn)生反射回送到測(cè)試點(diǎn)由儀器記錄下來，根據(jù)發(fā)射脈沖與反射脈沖的往返時(shí)間差和脈沖在電纜中傳播的波速度，便可計(jì)算出故障點(diǎn)離測(cè)試點(diǎn)的距離。

2.3 脈沖電流法

脈沖電流法是將電纜故障點(diǎn)用高壓擊穿，使用儀器采集并記錄下故障點(diǎn)擊穿產(chǎn)生的電流行波信號(hào)，通過分析判斷電流行波信號(hào)在測(cè)量端和故障點(diǎn)往返一趟的時(shí)間來計(jì)算故障距離。脈沖電流法采用線性電流耦合器采集電纜中的電流行波信號(hào)。

2.4 二(多)次脈沖法

首先針對(duì)故障電纜發(fā)射一個(gè)低壓脈沖，脈沖在高阻的故障點(diǎn)由于特性阻抗變化不大，不會(huì)產(chǎn)生反射。脈沖在另一終端被反射回來后，儀器將這個(gè)“完好”波形存儲(chǔ)起來。然后對(duì)故障點(diǎn)電纜發(fā)射一個(gè)高壓脈沖，故障點(diǎn)被擊穿，擊穿瞬間變成低阻故障，此時(shí)儀器觸發(fā)一個(gè)低壓脈沖，低壓脈沖在被擊穿的故障點(diǎn)處被反射回來。儀器把兩次低壓脈沖的波形疊加起來，交叉點(diǎn)的位置就是故障點(diǎn)位置。這種方法使操作者很容易判斷故障點(diǎn)波形，而且誤差較小。

3 高壓電力電纜故障的定點(diǎn)檢測(cè)方法

3.1 沖擊放電聲測(cè)法

聲測(cè)法主要是利用對(duì)前文介紹的電纜測(cè)距方法查找到事故點(diǎn)大致位置后。選擇測(cè)試端并安裝沖擊電壓裝置，在脈沖高壓作用下故障點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)規(guī)則性放電，由于放電的能量與電纜電容、電壓的平方構(gòu)成正比例關(guān)系，故障點(diǎn)處釋放的放電能量會(huì)發(fā)出較大聲音。利用此種規(guī)律，在粗測(cè)故障點(diǎn)位置的基礎(chǔ)上，維修人員可利用定點(diǎn)儀來精確確定電纜故障點(diǎn)，放電聲最大處即為故障點(diǎn)所在。

3.2 聲磁同步法

在聲測(cè)法應(yīng)用的同時(shí)加設(shè)電磁波接收裝置用來接收放電產(chǎn)生的電磁波。因?yàn)楣收宵c(diǎn)放電發(fā)出爆聲的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生脈沖磁場(chǎng)信號(hào)，因?yàn)殡姶挪ā⒙暡ㄍ浇邮盏膶?shí)現(xiàn)，在聽到振動(dòng)聲波并顯示出故障點(diǎn)放電電磁波時(shí)，足以證明故障點(diǎn)在附近區(qū)域，否則應(yīng)視作干擾信號(hào)。該方法可有效地彌補(bǔ)聲測(cè)法難以在背景噪聲較大時(shí)運(yùn)用的局限性。

4 故障檢測(cè)基本步驟

首先確定故障性質(zhì)，其次粗測(cè)距離，再次探測(cè)路徑或鑒別電纜(路徑儀、識(shí)別儀)，最后精確定點(diǎn)(跨步電壓儀、聲磁同步)。

表1 高壓電力電纜故障類型、特點(diǎn)以及測(cè)尋方法表

5 實(shí)際案例分析

2016年10月，我市某風(fēng)電場(chǎng)A區(qū)風(fēng)機(jī)線路372斷路器限時(shí)速斷動(dòng)作，該回路為35kV交聯(lián)聚乙烯電纜，型號(hào)為YJLV23-26/35kV-3×240mm2，長(zhǎng)約 7km，全長(zhǎng)有 8個(gè)中間接頭，有 4個(gè)H型電纜接頭，連接H型電纜接頭的型號(hào)為YJLV23-26/35kV-3×50mm2。采用的測(cè)試儀器：2500V兆歐表、高壓信號(hào)發(fā)生器、DLC-100電纜故障測(cè)距儀、DLD-230電纜故障定點(diǎn)儀。采取停電措施后用兆歐表測(cè)試W相接地電阻為9.2MΩ，U相為100GΩ左右，V相為100GΩ。初步判斷W相為高阻抗故障。使用低壓脈沖法對(duì)W相測(cè)試，全長(zhǎng)為7246m，說明電纜連續(xù)性比較好，也沒有低阻抗故障。

使用測(cè)距儀DLC-100進(jìn)行脈沖電流測(cè)試，W相對(duì)鎧裝進(jìn)行脈沖電流測(cè)試。DLX-510為高壓信號(hào)發(fā)生器，最高輸出電壓為30kV，直流負(fù)極性，負(fù)載電容為2μF，按要求接線后，利用W相和鎧裝進(jìn)行測(cè)試，調(diào)整DLC-100測(cè)試范圍為10km，波速度為172m/μs，打開DLX-510升高電壓為27kV，單次手動(dòng)放電，測(cè)距儀觸發(fā)，故障點(diǎn)沒有擊穿放電，顯為電纜全長(zhǎng)波形。

直流高壓放電約90min，此時(shí)發(fā)現(xiàn)DLX-510高壓信號(hào)發(fā)生器放電不充分，指針擺動(dòng)幅度不大，直至指針基本不擺動(dòng)，說明電纜故障點(diǎn)不放電，然后用兆歐表測(cè)絕緣，測(cè)量結(jié)果為10GΩ，絕緣基本恢復(fù)，(初步判斷說明電纜故障點(diǎn)潮氣太濃，經(jīng)過高壓信號(hào)發(fā)生器高壓放電，將潮氣從故障點(diǎn)排出，導(dǎo)致絕緣上升，滿足送電要求)，措施做好，合閘送電，372斷路器無法投入運(yùn)行。停電后用兆歐表對(duì)電纜進(jìn)行絕緣測(cè)試，U相對(duì)鎧裝電阻為100GΩ，V相對(duì)鎧裝電阻為2MΩ，V、W相間電阻為7MΩ，U、V相間電阻為100GΩ，U、W相間電阻為100GΩ，U相無故障，然后把DLX-510高壓信號(hào)發(fā)生器移到5km處第一H型電纜接頭附近的14號(hào)風(fēng)機(jī)箱式變壓器，對(duì)電纜升壓25kV直流放電充分。

在該電力電纜約126m處使用DLD-230電纜故障定點(diǎn)儀準(zhǔn)確確定位置在此處，挖開地面確定故障點(diǎn)為35kV電纜線與14號(hào)箱式變壓器線路H接頭處，接頭外殼已損壞，提起接頭外殼有水滴流出。打開H接頭，檢測(cè)各線路絕緣情況，絕緣良好，故障排除。

6 結(jié)語

高壓電力電纜的故障查找在理論上和工程實(shí)踐方面都還需要我們繼續(xù)深入發(fā)現(xiàn)和解決各項(xiàng)技術(shù)問題，尤其重要的是做到故障的防范措施。要嚴(yán)把試驗(yàn)和驗(yàn)收關(guān)，按相關(guān)技術(shù)指標(biāo)對(duì)新裝電力電纜進(jìn)行試驗(yàn)、驗(yàn)收；加強(qiáng)電力電纜巡視檢查；利用電力電纜在線監(jiān)測(cè)裝置來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)中高壓電力電纜的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)等，力爭(zhēng)將電纜故障的發(fā)生幾率降低至最低限，確保電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

[1]羅江,朱紅艷.論單芯電纜線路接地系統(tǒng)的處理[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì),2007(31)：238-239.

[2]葉國(guó)文.110kV 及以上高壓電纜線路的接地系統(tǒng)[J].廣東科技 ,2010(16)：92-94.

[3]孫靜.高壓電力電纜局部放電檢測(cè)技術(shù)研究[D].上海:上海交通大學(xué),2012.

Fault detection and analysis of high voltage power cable

Yang Chunfei
(State Grid Jilin electric power company Changchun power supply company,Changchun Jilin,130000)

There is no mature measure method in high voltage power cable fault, based on the analysis of the causes and types of high-voltage power cable fault, mainly from the low voltage pulse reflection method,DC high-voltage flashover method, impulse method and other aspects of the distance detection method of power cable fault, and made a thorough discussion the impact of fault location on acoustic measurement and acoustic magnetic synchronous method.

high voltage power cable; fault finding; fault analysis