高壓電力電纜故障分析及診斷處理

孫重陽 李林

摘要：在新經濟常態下，城市和農村對用電的需求越來越大，因此高壓電力電纜在城鄉電網輸變電中得到了廣泛運用。如果高壓電力電纜在試驗、生產、施工等環節質量有問題，那么在投入使用中，受運行環境、化學、機械等因素的影響，將造成絕緣老化等問題，最終造成電纜運行發生故障。

關鍵詞：高壓電力電纜;故障;診斷

1 高壓電力電纜故障主要類型

高壓電力電纜故障類型多種多樣，其中經常見到的故障有如下5種。第一，接地故障。導體和地面連接在一起，此過程中若電阻不存在統計意義，那么就屬于安全接地。還有種情況為電阻不能被忽略，此時就可以產生低電阻或高電阻接地的情況。第二，斷線故障。高壓電力電纜在實際運行的過程中，在外力的作用下會出現各類突發狀況，如被大風刮斷等，電纜斷開之后，電力輸送也會中斷，該區域中的電能供應就會出現癱瘓的情況。第三，絕緣故障。電纜絕緣在產生問題之后，會出現漏電事故。第四，短路。電力電纜短路后，可以會造成火災，亦或是燒毀電力設備。第五，閃絡故障。電流值異常升高，監控電力表針存在閃絡擺動的情況，電壓下降之后此情況會消失，但電纜絕緣阻值居高不下，表明高壓電纜存在故障。

2 高壓電纜故障的分析判斷

2.1 高壓電纜故障原因

高壓電力電纜故障原因較多：電纜敷設過程中，施工人員技能水平不足使本體外護套受損或架設時牽引力太大引起電纜損傷，導致潮氣進入電纜，使得電纜在投運前就存在嚴重缺陷;選擇的電纜質量不過關，絕緣達不到相關的標準，導致出現風化、裂口、受潮等情況;隨著人們用電需求的不斷增加，電纜長期持久輸送電能，有些處于超負荷運行狀態;城市基建項目為了趕工期，往往不能及時清楚辨析電纜的走向就施工，導致直埋電纜遭到外力破壞;電纜在輸送電能的過程中會產生熱量，這些熱量不能有效排解，就會加速電纜的老化。

2.2 高壓電纜故障的分析

電力電纜故障分析和處理一般都是事后進行調查維修，主要包括以下步驟：首先進行故障檢測，檢測故障是否依然存在，辨別正常和故障的電纜芯線，同時確定故障類型;然后進行故障測距，確定故障發生的大概距離，為精準定位故障點提供準確的相關信息;最后進行精測定位，在故障測距的基礎上，實現故障點精準定位，以便及時開展檢修。目前的測距方法有電橋法、低壓脈沖反射法、脈沖電壓法、脈沖電流法、直流高壓閃絡法、沖擊高壓閃絡法、二次脈沖法等，這些方法根據不同的原理都可粗略測定故障距離;精確定位方法有聲測定點法、音頻定點法和聲磁傳播時間測量定點法。國內目前使用最廣泛的定位方法是聲測法定點，即給故障電纜施加高幅度脈沖信號使故障點出現閃絡放電，從而產生聲音信號，再利用高靈敏的微音器、接收機和放大器進行偵測，以實現故障點的精準定位，但無法完成電纜相間或相對地短路時的定位;音頻定點法通過音頻信號產生器向被測電纜中加入音頻電流，分析故障點前后電纜電流所產生的磁通變化實現故障點的精準定位，但結果受很多因素影響，實現準確定位存在一定難度;聲磁傳播時間測量定點法是利用脈沖放電時，在電纜鋪設路徑所處地面測量聲波從故障點到測量點的傳播時間，計算出該點到故障點的距離，是一種理想的故障精確定位方法，可有效避免聽覺上判斷的誤差。

3高壓電纜實時監測診斷技術

3.1 泛在電力物聯網介紹

我國目前對電纜故障的處理一般是故障事后維修或定期維修，所有的故障分析都是事后收集一些運行數據進行總結分析，存在時效性差，故障不能得到及時處理的問題，因此實現高壓電纜運行數據的實時監測及故障位置精確查找就顯得很有必要。國家電網公司提出的“三型兩網”戰略目標中，兩網分別是堅強智能電網和泛在電力物聯網。泛在電力物聯網就是將物聯網技術應用到電力系統中，即電源側企業及其設備、電網側企業及其設備、電力相關用戶和設備還有電力供應商及供應設備之間的資源信息都是開放共享的，都可進行信息互聯與交互。泛在電力物聯網含感知層、網絡層、平臺層、應用層四層結構，可分為內部需求和外部需求兩個層面，如圖1所示。內部需求的定位是“以我為主”，融合所有部門實現“數據一個源、電網一張圖、業務一條線”，即一網通辦、全程透明;外部需求的定位是“我為主導”，拉動整個產業，連接內外、上下游資源和需求，打造一個互聯網生態圈，實現資源共享。泛在電力物聯網主要包含幾大功能：對海量的電力數據進行收集、傳輸、一體化管理與智能分析;使終端智能化;將電力信息整合進行綜合應用。

3.2 實時監測診斷技術

利用泛在電力物聯網結構及思想，借助智能傳感技術、5G無線網絡傳輸和分析算法等手段，完成電力電纜數據的收集、傳輸、一體化管理與智能分析，對高壓電纜的運行狀態進行實時監測，準確查找故障點。電網的各種終端都可應用物聯網技術，而且在不斷的發展過程中，終端并不僅局限在計算機上，而是轉向嵌入式計算機及其匹配的傳感器。本文的思路是將大量的小型化、微型化傳感器有規律地放置在高壓電纜上，這些傳感器有影像傳感器、壓力傳感器、位置傳感器、溫度傳感器等，可實時采集高壓電纜的運行數據;利用5G無線網絡傳輸相關數據，網絡傳輸直接決定了傳感器的反饋能否有效送達智能終端，最后通過智能終端進行綜合研判分析，定位故障點。高壓電纜故障定位示意圖如圖2所示，將每種傳感器歸為一組，將每組互感器放置在高壓電纜a、b、c、d點上，設置每組互感器實時上傳檢測的相關數據。當某個時刻k1點由于某種原因出現缺陷或故障時，b、c點上傳數據會明顯異常，智能終端通過分析以及b、c點影像傳感器數據綜合研判，準確定位k1缺陷點或故障點，然后反饋研判結果并通知運維人員及時處理故障。

4 高壓電力電纜故障的防范措施

4.1 落實好交接班管理工作

落實好高壓電力電纜故障防范措施十分的重要。通常，電力電纜事故出現于交接班時，因此本班值班人員在快要下班時，應做好對各項工作的交接處理。例如，檢查設備和器具，詳細記錄運行情況，對運行資料進行整理，并做好工作崗位衛生清潔工作。然后將工作情況提供給接班人員。同時，在交接班的過程中，需積極的提出指導意見，尤其是設備運行狀況，交接班時應詳細的進行說明，將工作處理完善后才能下班。

4.2 規范狀態檢修管理方法

操作變壓器的過程中，工作人員需結合電力電纜的狀態檢修管理規章制度，對具體操作予以落實，并注重電力電纜的空載變壓，確保能夠將電壓偏差控制在科學的范圍中，進而讓變壓器在空載的狀態中，依然能夠維持穩定的電壓輸出[4]。在直流回路操作方面，對電力電纜予以狀態檢修的過程中，由于安全風險較高，工作人員應嚴格按照有關規定開展各項操作，不能因為電力電纜系統中存在直流保護系統而隨意的進行操作，同時還需增強自身責任意識，確保直流回路操作的規范性，進而讓系統維持在安全、穩定的運行狀態。倒閘屬于較為常規的狀態檢修環節，在具體操作中，工作人員需對倒閘操作票予以正確的填寫，并落實好設備狀態檢修管理工作，確保電網穩定、安全的運行。此外，需落實好對接電線裝設管理工作。

5 結語

通過對目前高壓電纜故障原因分析及檢測方法的介紹，從泛在電力物聯網角度著手，提出泛在電力物聯網在高壓電纜實時監測的應用探討，根據目前高壓電纜運行及故障經驗提出預防措施，對高壓電纜故障的快速、準確查找及預防有一定參考價值和指導意義。

參考文獻

[1]李夢澤.10kV電纜故障的檢測系統設計及故障后處理研究[D].東北農業大學碩士論文，2016.

[2]呂永明.利用暫態行波的10kV電纜單環網故障定位系統研究[J].山東理工大學碩士學位論文，2014.

[3]顧曉璐.電力電纜的運行維護與故障探測[J].設備管理與維修，2017，（10）：17-18.

[4]李雪松，姚孟.電力電纜線路檢修危險點分析與防護[J].科技創新與應用，2017，（24）：178-179.