帶電檢測技術在電纜設備缺陷發現中的應用

國網寧夏電力有限公司吳忠供電公司 邰晨凡 壽紹安

隨著電纜相關技術的飛速發展和應用，電纜的運行和管理也在不斷提升，而導致電纜出線故障的情況以及故障點也出現了新的挑戰。像是在部分電纜終端帶電檢測過程中出現的一些接地電和紅外異常的情況，都是當前電纜設備應用中一些常見的缺陷，而造成此類缺陷的主要原因也是因為安裝手法和驗收方面的問題。

電纜作為我國城市化過程當中最重要的電力傳輸設備，相對來說在一些大型公共場所及道路等不適合架設空中線路的區域都會采用電纜的方式去連接和傳輸電力。相對于傳統的架空電線來說，電纜的采用的確相對隱蔽且美觀/也不占用太多空間，不過一旦發生相關故障后，針對于故障發生點的尋找和對故障的修復也是非常困難的。不過由于帶電檢測技術的不斷成熟，將紅外檢測技術、接地電流檢測技術以及局部放電等技術運用到電纜的日常維護管理中，是加強電纜缺陷檢測和修復能力的最好辦法。

1 相關案例設備和帶電檢測情況

近幾年來隨著社會的不斷發展，電纜鋪設的數量也在急劇增加。本文以某110kV 戶外電纜終端的帶電檢測異常作為案例，根據其解決過程進行分析并獲取相關經驗，以確保在相似故障發生時能夠提供寶貴的建議。

某110kV 的電纜線路是一段架空和電纜混合輸電線路，總長度1.117千米，其中電纜段的組成方式是由一號塔到甲變電站之間采用單點直接接地的方式為主，且一號塔由于是充油套管模式的戶外終端系統，屬于直接接地的種類，變電站方面則采用了GIS 終端，是采用了保護接地的方式。此段電纜在2010年開始投入到運行中[1]。由于某天夜間在對電纜進行周期階段帶電檢測的工作過程中，發現一號塔的二號相尾管出現溫度波動情況，相對比其他相尾管的溫度要高，工作人員利用紅外測溫儀進行詳細檢測，并根據紅外線熱成像來判斷發熱點確定是二號相尾管部位。

在確定好對相尾管發熱源進行詳細勘察和分析后，針對電纜電流問題進行了關注和檢測，同時也發現一號塔到變電站的電纜中接地電流都高于平均值，因此判斷產生了相關的事故。為確保相關事故能及時修復以避免更大損失，確保故障隱患能及時排除，相關部門立即對該段進行停電，同時對電纜的接地箱進行充分檢查，并及時對二號相尾管進行替換，同時進一步對設備整體進行解體分析工作：

檢測紅外線。對一號塔進行紅外檢測后發現，終端本身和避雷器及線夾都沒有異常溫度表現，僅是二號相尾管處的溫度明顯高于正常溫度。對二號相尾管溫度進行分析，發現此處溫度高達61度，根據《高壓電纜狀態檢測技術規范》中對高壓電纜線路紅外診斷來說，金屬的鏈接部位溫差超過9度會被認定為問題，因此基本可確定二號相尾管處的發熱異常現象為電纜設施的重要問題。

接地電流檢測。由于防止盜割，當前大多數戶外終端塔基本都利用銅排接地方式建設，因此一號塔的戶外終端無法滿足接地電流檢測的需求，對于相關接地箱的檢測只好利用高頻鉗形電流傳感器進行檢測。檢測后得知，此段773米無中間接頭的電纜當時所負荷的電流僅95A，而內部三組三相底線環流負荷都超過了50%，而第三相甚至高達77A，負荷比居然達到80%以上。根據《高壓電纜狀態檢測技術規范》，接地電流和負荷比只要超過50%便是異常狀態，應做好及時的停電并進行全面檢查。在停電檢測后發現當前110kV 線路和電纜終端接地方式都是直接接地[2]。

在正常情況下，單芯電纜金屬屏蔽在整條線路中至少有其中一段是采用直接接地方式，因此如果在電纜長度較短的情況下就可采用一端直接接地而另一端通過保護器接地的方式來進行接地。當然相對較長的電纜線則經常采用交叉互聯的方式來確保能夠有效降低護套之上的感應電壓。

此線路的一號塔到變電站內的電纜都是利用了直接接地方式，和地下形成了一個閉合回路，因此在感應電壓的作用下產生了與符合水平相近的接地電流，而電流過高的情況可能在造成電能損失的同時還能加速熱量累積，如果熱量過高則會造成設備擊穿甚至起火的事故發生，這對于整個線路的影響來說都是非常不利的。因此在發現問題后在一號塔加入了電壓限制器，且接地系統更加符合相關的規章制度，在之后的檢測再也沒有發現相關的問題，從而避免了更大的事故和損失。

之后對整個設備進行停電并處理，對電纜終端進行解體檢查，發現二號相尾管和電纜金屬保護套封鉛不良，出現了一定的間隙，因此導致了上述發熱情況的發生。而且線路兩端都利用了直接接地的方式，經過金屬保護套的電流過大，進而導致了發熱嚴重的情況。而對于此次問題的處理，相關工作人員對設備進行了重新封鉛，同時也確保了尾管和金屬保護套接觸良好，同時在一號塔裝上了保護器，進而確保接地方式的正常化，進一步減少了接地電流的產生，避免了更嚴重事故的發生[3]。

2 反事故措施的加強

為確保針對電纜問題的防護能達到未雨綢繆，加強反事故措施是非常重要的。渦流探傷法是根據電磁感應原理而來的，主要利用了交變磁場接近導體材料產生渦狀電流、而電流在導體材料中形成逆向磁場流動、同時能夠和原磁場展現出一種動態平衡的情況。不過當金屬材質出現開裂、不連續或有劃痕時，這樣的平衡會被瞬間打破，因此造成檢測線圈的阻抗發生變化，從而達到能夠檢測金屬表面是否存在問題的情況，在焊接和冶金行業是廣泛運用的技術。近年來該技術也被運用在對高壓電纜附件的封鉛裂紋以及空洞等問題的檢測中，大部分電網企業也開始運用渦流探傷法進行相關的檢測工作。

封鉛作為高壓電纜附件制作的關鍵工藝，一旦出現因為安裝質量問題和運行中受到震動等因素出現了開裂狀況，則很容易出現設備的受潮、進水或接觸不良的情況，而設備如果長時間在這樣的狀態下運行則很容易產生跳閘。而渦流探傷法很容易就能找到相關問題的根源，相對來說工作簡單且不用停電。不過局限性較大，僅可以用于導體表面的檢測，因此在實際的工作中還需與局部放電、紅外線檢測和接地電流檢測到的帶電檢測手段相融合，以確保能共同維護電纜設備的運行穩定與安全。

3 帶電檢測技術的重要性

總的來說電纜終端的絕緣結構異常復雜，在現場的制作和安裝經常會受到安裝技術以及現場環境等方面的影響。不過隨著近年電纜周期性帶電檢測工作的實施，對于電纜問題情況的提前探查準確度也越來越高，同時也能更快地解決相應的問題和矛盾。文中案例在經過對線路進行一系列檢測和分析后得出以下結論：首先是根據紅外線成像儀拍攝的紅外圖像確定了問題位置與在解體后發現的位置相符，因此確保了帶電檢測工作對于解決問題的有效性；其次對接地電流的監測發現造成這次問題的根本原因，從而在根本上解決了這樣的問題[3]。

由此可見，未來在電纜線路的安裝和維護工程中，為避免相關問題的發生，除要加強安裝質量外，一定要確保對電纜進行周期性的帶電檢測，同時確保在條件允許的情況下針對相關問題展開渦流探傷來排除相應的隱患，確保防患于未然。

綜上，加強電纜定期維護可以有效地提前修復相關的缺陷和漏洞，而帶電檢測法則是非常有效的檢測方法，同時搭配著諸如渦流探傷法的應用，可以最有效地將電纜運行中潛在問題進行查找并排除。