电缆故障诊断技术在智能电网中的应用研究

发表时间:2020/1/16   来源:《基层建设》2019年第28期   作者:昌思远 苏止戈
[导读] 摘要:现阶段,仍有诸多问题产生在电力电缆工作过程中,基于此,本文主要分析和总结了这些故障,并提出了诊断电力电缆故障最为常用的几种技术,希望能以此对智能电网的故障诊断速度进行有效提升,从而保证电力电缆的安全运行,及时排除其出现的故障。
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        摘要:现阶段,仍有诸多问题产生在电力电缆工作过程中,基于此,本文主要分析和总结了这些故障,并提出了诊断电力电缆故障最为常用的几种技术,希望能以此对智能电网的故障诊断速度进行有效提升,从而保证电力电缆的安全运行,及时排除其出现的故障。
        关键词:电力电缆;智能电网;故障诊断
        前言:人们日常生活和工作与电力能源有着密不可分的关系,所以,电力事故一旦发生,就必须快速定位故障并修复,避免其造成严重的后果。当前电力故障修复和故障诊断就是电力系统故障修复的两个部分。智能电网系统主要对电力网络系统依据SCADA信息进行拓扑分析,以此来对具体的故障点和内容进行明确。整个故障修复过程需要建立复杂的数学模型,涉及大量的逻辑判断,以此来快速定位并准确处理故障。现阶段电网系统的主要技术之一就是电力电缆故障诊断技术,所以,深入探讨电力电缆故障诊断技术是至关重要,以此来促进电力行业的进一步发展。
        1分析线路老化的原因
        目前由保护层、导体层和绝缘层所组成的输电线较为常见。电力电缆的绝缘层和保护层在长期运行中会出现一些问题,如损坏、老化等。一般来说,充油电缆的端子、接头和主绝缘纸在绝缘油中浸泡后不易老化。而当受到外力或拉索变形的影响,导致保护层及绝缘层发生泄漏、破裂时,会大幅度降低充油电缆的绝缘效果,甚至发生重大安全事故。同时,空气中的水分或其它物质都会和充电的绝缘油发生反应,不仅会进一步降低绝缘效果,还会出现老化等情况。
        交联聚乙烯电缆常见的故障包括水树老化及金属屏蔽层损坏等。当有水分掺杂在电缆的部分绝缘中时,在绝缘体中基于电场局部集中构成的树枝状老化损坏情况就是所谓的水树。水树长时间处于高温环境中,会大大增加吸水效果,逐渐发生氧化,逐渐增加导电性,极易造成热击穿现象;若长时间处于低温运行环境,水树枝受转化及氧化的影响,会逐渐转变为电树枝。
        2分析其他故障原因
        电力电缆绝缘老化故障、过电压故障及绝缘层绝缘性能降低和机械类损伤故障就是电力电缆其他常见的故障。其中电力电缆常见的故障形式之一就是机械损伤,当电缆出现轻微损坏现象,仍然可以高效运行线路,但若未能及时发生损伤部分,就会引发更大的事故,进一步导致故障恶化。电力电缆出现机械损伤的主要因素有:自然天气等造成线路损坏;安装时线路损伤严重,线路安装工艺不到位等;电缆金属铠装遭到破坏,运行时外作用力损坏电缆。导致绝缘下降的因素包括:长期过电压运行最终诱发故障,导致绝缘层被击穿;电缆安装工艺不达标或不严密,导致电缆保护套遭到破坏受潮或电缆绝缘层进水等。
        3分析电力电缆故障诊断技术
        故障的定位、测距以及诊断等三个部分就是电力电缆故障的诊断。故障诊断主要是识别故障的严重程度及判断其类型,以此来帮助检测人员通过定位技术及合适的测距进行下一步操作。要明确故障是开路故障还是短路故障;是低阻故障还是高阻故障;是三相、两相故障还是单相故障;是闪络故障还是封闭性故障。测距电缆故障位置主要是在电缆的一端利用专业设备进行距离检测,行波测距技术就是现阶段最常用的技术。而短路和低阻故障通常采用低压脉冲反射的方式,这种技术更为直观简单,是传统电桥检测技术无法比拟的。电缆故障定位技术主要是结合电缆铺设方向,依据故障测距的计算结果,对故障的具体位置进行大致的判断,并在一个较小的区间内控制故障点,并对故障点的实际准确位置,采用其他方式及放电声测法进行明确。
        4应用电力电缆故障诊断技术
        在经济的蓬勃发展下,我国社会对电力的供应需求也在不断增长,对电力供应质量的要求也越来越高。当前,我国电力供应技术经过多年的努力取得了一定成就,但仍需不断完善,依然有一些不足存在于电网结构中。电力电子设备可用于规避电力事故、提升电网结构强度以及电网潮流调配等方面,是较为普遍系统故障调控和诊断技术。


        目前我国最常用的离线电缆局放检测技术就是震荡波检测技术,其主要是通过诊断分析充电后经过系统检测回路的电缆放电电流中的脉冲信号,判断电缆中的故障点及放电情况。通常在检测带绝缘屏蔽机构电缆及附件缺陷诊断中比较适用该技术,其属于当前国际上应用最为先进的技术手段,能对当下电缆的健康状况进行实时准确地判定,并及时预警,发生安全隐患,从而为电缆运行的可靠性提供了有力的支持。
        具体可从以下几个方面入手:首先,对需要直流电压试验的电缆进行试验,以此来保证电压可以达到预期定值的要求;其次,闭合高压固态开关,利用试验电缆的电容和设备的电感产生谐振,从而得到待测电缆终端的阻尼振动电压。另外,应对电缆运行等信息进行综合分析,利用被检测电缆与固定电感形成的阻尼振动回路,通过配置整体检测技术,保证工频与电压振动频率的一致。
        现阶段,局部放电得到的电脉冲信号能高达几百兆赫兹,频谱相对而言较宽,所以可以依靠过滤现场的干扰信号,在可能多的放电信息情况下,在线监测和检测电缆局部放电。当前局部放电信号内的低频段区间就是脉冲电流法采用最为广泛的方式,其可以减少信号中所存在的信息量,避开无线电信号,但抗干扰能力较低。近几年来已经普遍应用了超高频检测方法,其可以得到较好的信噪比,对几百兆赫兹以下的信号干扰进行有效避开,这也是该方法的优势所在。但在实际过程中,因为主要是在几百兆赫兹以内分布局部放电能量,所以,超高频的效果并不理想,在判断局部放电模式及定量时难度较大。同时,在诊断绝缘内部气隙放电时效果也不佳。
        根据震荡波电压情况,采用阻尼震荡波电压检测模式,可以测定电力电缆的局部放电,构建故障识别机制,对放电进行检测。基于脉冲多模式分离技术与分离技术的抵御干扰,可以对电缆故障形式进行准确、快速地判定,并在智能电网综合识别电缆电线故障形式的基础上,快速地判定故障点,保证供电的可靠性与稳定性,及时做出相应的故障处理。
        结束语:
        综上所述,现阶段我国电力电缆线路架构愈加复杂,电网系统规模越来越大,所以,仍有诸多问题亟待解决。对于当下庞大的电力系统需求,传统的电力电缆故障检测技术已经无法有效的满足,亟需应用和开发较为先进的的故障诊断技术,对故障进行快速、准确的定位。交联聚乙烯电缆局部放电检测技术,在阻尼震荡波电压情况下,主要是通过阻尼震荡波宽带脉冲电流方式,对故障进行定位和检测,通过多模式分离检测方式和脉冲分离技术,对电缆故障形式可以快速、准确地识别出来,并在智能化综合分析识别软件和对放电样本库进行检测的基础上,对故障进行识别,既能提高当下线路的检修效率,缩短故障对用户的影响范围,还能大大提升电网的效率,促进了电网系统智能化的进一步发展。由此可见,未来电力电网的主要发展趋势就是智能电网。电力人员在我国用电质量要求及用电需求的不断增长下应对智能电网的重要性进行正确的认识,并从实践中积累大量丰富的工作经验,不断进行学习,从而保障电力供应的稳定性与可靠性,逐步完善我国智能电网的系统建设。
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