10kV配電網(wǎng)電力電纜局部放電監(jiān)測(cè)探究

余新球

摘要：電力的發(fā)展和一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)密不可分。我國(guó)新中國(guó)成立之后，經(jīng)濟(jì)建設(shè)得到了較大的發(fā)展，尤其是進(jìn)入改革開(kāi)發(fā)，城市建設(shè)和現(xiàn)代化建設(shè)得到了飛躍的發(fā)展。在這種大環(huán)境下，電力系統(tǒng)發(fā)揮的作用就顯得越來(lái)越重要，當(dāng)前10kV配電網(wǎng)的電力電纜就發(fā)揮著無(wú)可替代的作用。本文從當(dāng)前10kV配電網(wǎng)電纜的運(yùn)行狀態(tài)開(kāi)始分析，闡述了目前所存在的局部放電的問(wèn)題以及其發(fā)生的機(jī)理，最后對(duì)局部放電的檢測(cè)方法進(jìn)行了分析，希望能對(duì)10kV配電網(wǎng)的工作穩(wěn)定型和安全性起到一定的幫助。

關(guān)鍵詞：10kV配電網(wǎng);局部放電;電纜;管理模式;監(jiān)測(cè)

一、引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，對(duì)店里的需求也越來(lái)越大，這就要求電力系統(tǒng)必須要結(jié)合經(jīng)濟(jì)建設(shè)需求提供高質(zhì)量的電力資源。這就對(duì)電力事業(yè)的建設(shè)和發(fā)展提出了新的要求。為了維護(hù)電力電纜的運(yùn)行可靠性，必須要加強(qiáng)對(duì)電纜的檢測(cè)。當(dāng)前越來(lái)越多的注意力幾種在電纜的局部放電檢測(cè)中。通過(guò)對(duì)10kV配電網(wǎng)電力電纜的局部放電檢測(cè)，在不對(duì)電纜線的絕緣造成任何傷害的前提下，確保配電網(wǎng)的線路運(yùn)行可靠性，對(duì)于整個(gè)電力系統(tǒng)而言，具有非常重大的意義。監(jiān)測(cè)過(guò)程中根據(jù)放電脈沖的波行特點(diǎn)來(lái)去頂電纜是否存在放電的問(wèn)題，不僅操作簡(jiǎn)單，可實(shí)施性也非常強(qiáng)。及時(shí)發(fā)現(xiàn)電纜線中的缺陷，并進(jìn)行維護(hù)或者更換，給電纜運(yùn)行環(huán)境提供一個(gè)可靠的運(yùn)行環(huán)境。

二、10kV配電網(wǎng)電纜的運(yùn)行現(xiàn)狀

當(dāng)前，我國(guó)電力事業(yè)雖然發(fā)展的如火如荼，但是由于管理的理念相對(duì)落后，電力電纜的建設(shè)管理還是以傳統(tǒng)的工作模式為主。即采用的是架空線路鋪設(shè)方法進(jìn)行電網(wǎng)的運(yùn)輸。這種工作方式不僅可靠性低下，而且效率也相對(duì)較低，不能滿足我國(guó)日益增長(zhǎng)的社會(huì)需求。我國(guó)當(dāng)前的社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象體現(xiàn)為東部和南部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況要優(yōu)于北部和西部地區(qū)，沿海城市普遍要好于內(nèi)地城市，10kV配電網(wǎng)電纜的運(yùn)行也會(huì)體出一定的差異，尤其是在技術(shù)條件和工藝操作方面的表現(xiàn)更為明顯。在發(fā)達(dá)的城市和地區(qū)，以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)作為指導(dǎo)建設(shè)電力電纜系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)有線電力運(yùn)輸方式的無(wú)桿化改造，它與傳統(tǒng)的相比更加具有功能優(yōu)勢(shì)，比如操作簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛等，有利于提高當(dāng)前電力系統(tǒng)的管理水平。通過(guò)10kV配電網(wǎng)電纜的應(yīng)用，能減少外界環(huán)境對(duì)電力系統(tǒng)的影響，這就極大程度上減少了由于外界自然環(huán)境所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。不過(guò)在實(shí)際操作管理中，10kV配電網(wǎng)電纜的管理運(yùn)行仍存在不少問(wèn)題，需要電力企業(yè)不斷提升管理方法，避免電力事故的發(fā)生。從當(dāng)前10kV配電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看，主要存在以下問(wèn)題：

（一）由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，配電網(wǎng)的建設(shè)也越來(lái)越多，其規(guī)模日益壯大，這就使得整個(gè)配電網(wǎng)電纜的運(yùn)行環(huán)境變得越來(lái)越復(fù)雜，尤其是運(yùn)行過(guò)程中受到各種因素所導(dǎo)致問(wèn)題產(chǎn)生的可能性也逐漸增大。比如南北不同環(huán)境下的溫度和濕度，直接影響到電力運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)量;不同經(jīng)濟(jì)規(guī)模的地區(qū)，由于用電量不同，對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)電纜的負(fù)荷也不一樣。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)由于用電量大，電纜負(fù)荷高，出現(xiàn)故障的可能性要大。而在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，電纜長(zhǎng)期處在較低負(fù)荷下運(yùn)行，自然有利于配電網(wǎng)電纜的使用壽命;

（二）10kV配電網(wǎng)電纜的安全性直接關(guān)系到用電安全，因此電力電纜的中間接頭部位的制作要求非常高。不過(guò)在實(shí)際配電網(wǎng)電纜的建設(shè)過(guò)程中，存在電力電纜的制作質(zhì)量低劣，使得使用過(guò)程中產(chǎn)生很大偏差，無(wú)法滿足正常使用需求。有些雖然在短期內(nèi)沒(méi)有表現(xiàn)出來(lái)，但是隨著使用時(shí)間的不斷加長(zhǎng)，由于負(fù)荷無(wú)法滿足使用要求，使得質(zhì)量問(wèn)題不斷產(chǎn)生。這些都會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)帶來(lái)不利的影響;

（三）在安裝調(diào)試過(guò)程中，由于工作人員的個(gè)人能力存在較大差異，安裝效果有著顯著的差異。并且隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代配電設(shè)備形式多種多樣，給安裝工作帶來(lái)了較大的挑戰(zhàn)。如果安裝工作人員經(jīng)驗(yàn)不足，或者缺乏相關(guān)知識(shí)，就會(huì)給設(shè)備的安裝過(guò)程中帶來(lái)很多不穩(wěn)定因素，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)造成影響。

三、局部放電的基本原理

交流電纜的絕緣體在制造過(guò)程中，可能會(huì)由于制造工藝的缺陷帶來(lái)一些雜質(zhì)或者形成氣泡，或者是電纜施工過(guò)程中，施工操作不當(dāng)使得某一部位的絕緣體有破裂。在電力運(yùn)行環(huán)境中，這些有雜質(zhì)、氣泡或者是有破損的部位，擊穿場(chǎng)強(qiáng)要弱于平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)，當(dāng)電力運(yùn)行到一定階段時(shí)，就會(huì)在這額區(qū)域發(fā)生發(fā)電現(xiàn)象，在電場(chǎng)的作用下，原本是絕緣區(qū)域，但是只在這些有異常的地方發(fā)生發(fā)電，而沒(méi)有貫穿施加電壓的導(dǎo)體之間，我們稱之為局部發(fā)電。雖然局部放電的數(shù)量級(jí)別不大，沒(méi)有造成擊穿的現(xiàn)象，但是會(huì)加劇絕緣體的老化。在長(zhǎng)時(shí)間這種情況下運(yùn)行，最終會(huì)導(dǎo)致絕緣體被擊穿，從而給10kV配電網(wǎng)電纜的運(yùn)行帶來(lái)故障。

因此，我們要加強(qiáng)日常的檢測(cè)，尤其是針對(duì)局部放電檢測(cè)，主要目的就是通過(guò)早期的檢測(cè)來(lái)發(fā)現(xiàn)絕緣潛在的缺陷或者故障，為后續(xù)投入到電力系統(tǒng)中盡可能地提供一個(gè)安全穩(wěn)定的環(huán)境。

局部發(fā)電時(shí)主要產(chǎn)生的位置在絕緣內(nèi)部，如下圖所示：

當(dāng)電纜線中通電后，在電場(chǎng)的作用下，微小氣泡中的空氣分子會(huì)產(chǎn)生游離，正負(fù)電子會(huì)分別在兩端根據(jù)不同的極性進(jìn)行集結(jié)，產(chǎn)生集聚電荷。隨著氣泡中產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)不斷增大，會(huì)擊破這些氣泡。電荷會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的中和并形成脈沖電流。此時(shí)還會(huì)有表面放電和電暈放電等現(xiàn)象。

四、 局部放電的檢測(cè)方法

在局部放電時(shí)，會(huì)出現(xiàn)電脈沖、電磁波、光、熱等現(xiàn)象，除此以外還會(huì)伴隨著一些新的生成物或者一些化學(xué)變化。因此，可以采用脈沖電流法、超聲波法、高頻電流法或者光測(cè)法、溫度測(cè)量法等手段來(lái)測(cè)量。針對(duì)不同階段，

（一）電纜局部放電的快速檢測(cè)階段

適合采用暫態(tài)接地電壓波法和高頻脈沖法相結(jié)合，也就是將TEV的傳感器放在高壓開(kāi)關(guān)柜的外壁上，HFCT傳感器放在10kV電纜線的接地線上。一般來(lái)說(shuō)在30S以內(nèi)即可對(duì)該段10kV電纜的局部放電進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜和電纜的放電量進(jìn)行識(shí)別;

（二）“指紋”診斷識(shí)別階段

當(dāng)放電量過(guò)大達(dá)到絕緣預(yù)警和絕緣警報(bào)的階段時(shí)，采用電磁波法進(jìn)行診斷分析。具體操作為：將電磁波傳感器緊貼在電纜接頭、絕緣薄弱的區(qū)域，使用的采樣率為100MS/s，以獲得局部放電信號(hào)，并通過(guò)噪音識(shí)別技術(shù)繪制出局部放電的指紋圖譜，這樣就可以比較高精度地表示出放電的嚴(yán)重程度以及放電故障類(lèi)型，便于采取合適的修復(fù)手段;

（三）電纜的局部放電監(jiān)測(cè)階段

結(jié)果上一步的識(shí)別之后，將有問(wèn)題的電纜線區(qū)分出來(lái)，并采用在線監(jiān)測(cè)手段來(lái)管控。具體操作為：從電纜頭接地線通過(guò)HFCT對(duì)電纜線的局部放電程度進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間無(wú)間斷的監(jiān)測(cè)，并將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS傳輸給服務(wù)器中心進(jìn)行處理，分析出放電量和放電趨勢(shì)，為改善對(duì)策的制定提供技術(shù)支持。

通過(guò)上述3中手段，能夠?qū)﹄娏鬟M(jìn)行識(shí)別，快速診斷出故障類(lèi)型，為問(wèn)題的預(yù)防和改善提供可靠的技術(shù)保障。

五、結(jié)語(yǔ)

在電纜施工中，局部發(fā)電監(jiān)測(cè)的使用越來(lái)越頻繁。它能及時(shí)發(fā)現(xiàn)電纜中是否出現(xiàn)了絕緣方面的問(wèn)題，為電網(wǎng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。在減少電力電纜的突發(fā)性事故、減少對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人們生活造成的影響方面做出了突出的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

【1】朱瑾.? 10kV配電網(wǎng)電纜運(yùn)行的有效管理模式研究，科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2020-04;168-169