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电力电缆诊断检测技术的应用分析徐伟

发表时间：2020/4/9 来源：《电力设备》2019年第23期作者：徐伟梁正龙郑睿

[导读] 摘要：在电力系统运行过程中，电力电缆是电能传输的核心载体，为了保证电力系统运行更加稳定，采用科学的诊断检测技术特别重要，诊断检测技术不仅能够对已经出现运行故障进行诊断与定位，而且能够更好的监测电力电缆运行状态，准确找到电力老化与故障隐患位置，对提升电力电缆运行的安全性有重要价值，鉴于此，本文深入研究电力电缆诊断检测技术的具体应用

        （宝胜科技创新股份有限公司江苏省扬州市 225800）
        摘要：在电力系统运行过程中，电力电缆是电能传输的核心载体，为了保证电力系统运行更加稳定，采用科学的诊断检测技术特别重要，诊断检测技术不仅能够对已经出现运行故障进行诊断与定位，而且能够更好的监测电力电缆运行状态，准确找到电力老化与故障隐患位置，对提升电力电缆运行的安全性有重要价值，鉴于此，本文深入研究电力电缆诊断检测技术的具体应用。
        关键词：电力电缆；诊断检测技术；应用
        引言
        区别于传统的架空线输电方式，电力电缆输电一般用于不能或不宜采用架空线的场合，例如向大城市中心供电、跨海峡输电等。随着我国城市化水平不断提升，电力电缆输电得以快速发展，已成为电网传输电能的基本形式之一。再则，近年来在直流输电领域，电力电缆输电表现出比架空线输电更大的优势。首先，电缆在直流电压作用下的绝缘强度比交流电压下更高，输电容量也相应增大。其次，直流电力电缆输电的稳态电容电流仅由纹波电压引起，量值很小，电缆的输电长度几乎不受电容电流的限制。基于这些优势，直流电缆输电越来越受到电力行业关注，成为未来输电发展的热点之一。
        1电力电缆故障原因和特点
        随着时间的不断推移,电缆会逐渐老化,尤其是绝缘部分,极有可能与环境中的一些成分发生反应,然后老化,降低电缆性能。电缆也会因过热而发生故障,这是由于内外因素兼杂造成的。如果电缆始终处于一个热度十分集中的区域,很难有效散热,那么极有可能会发生故障。对于电缆而言,因本身损伤而发生故障的现象也很普遍,人因素往往是直接的破坏因素,同时,电缆也可能因外力因素而受到损伤。此外,过电压也是导致电缆故障的常见因素。过电压,因超越其本身能承载的电压范围,由此成为电缆的直接“杀手”,导致故障的发生。电缆如果因“先天性不足”而故障,主要是由于其本身的材料问题。比如,制造时会出现残次品,加之采购时没有仔细检查,就会成为日后的安全隐患。尽管电力电缆不会轻易受到环境的影响,但因环境而造成的各种腐蚀问题却也不容忽视。
        2电力电缆诊断检测技术的应用
        2.1在线检测技术
        2.1.1小波变换
        该技术需要用到滤波器，有的研究给出了2种测量故障距离的方法———单端检测和双端同步检测；有的研究通过小波变换单端行波测距，使行波传播速度与行波达到时间的选择问题得以解决，经大量实践证实，该技术的单端行波测距的精确度完全可以达到故障现场对精准故障定位的标准；还有的研究讲解了电缆故障的在线监测以及电缆精确测距方法，深入探讨了小波变换技术中的电缆故障测距。
        2.1.2实时专家系统
        这是基于网络远程服务发展而来的一种解决电缆故障测距技术，有研究指出，继电保护基础上的专家系统，可通过C语言集成诊断来明确电力电缆的故障类型极其电流有效值，最终准确定位出故障发生点。
        2.1.3因果网络
        节点征兆、起始原因、状态和假设共同组成因果网络，征兆节点代表的是状态节点的征兆，比如，保护动作是断路器跳闸的征兆；起始原因代表的是最初引起电缆故障的原因；状态节点代表的是领域内某部分的状态，比如，断路器的挑战，假设节点代表的是研究系统的诊断假设。有学者扩展因果网络后，利用报警信息时序特性约束概念构建起新的时序因果网络，并且给出了基于该网络的电力电缆故障诊断技术。
        2.2局部放电法
        在众多电力电缆诊断检测方法当中，局部放电法的应用范围最广，应用效果也比较好。在检测电力电缆故障位置时，检测人员可以将电力电缆故障位置的电容用三个电容来表示，分别是无故障状态的电力电缆电容值，故障位置的残余电容值，故障点的电容值等等。

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在应用局部放电法时，诊断检测人员需要在被检测的电力电缆上部施加高电压，保证电缆故障与缺陷位置出现局部放电现象，局部放电信号可以利用传感器系统进行检测，传感器系统检测到局部放电信号之后，将这些信号传送到终端，终端设备经过一系列分析与处理之后，检测人员方可判断电力电缆的具体故障位置。为了保证局部放电检测法得到更好应用，诊断检测人员要明确传感器系统的运行特点，从而精确的获取大量的放电信号。为了满足电力电缆诊断检测要求，研究人员已经研发出了不同的局部放电信号传感器系统，有效降低了电力电缆故障诊断检测难度，保证电力电缆故障诊断检测工作得以顺利展开。
        2.3绝缘耐压法
        该故障检测技术主要分为两种，分别是监控绝缘耐压法与简单绝缘耐压法等等，简单绝缘耐压法主要指的是检测人员在规定的时间之内，通过在电力电缆上部施加2倍左右的工作电压正弦，从而诊断检测电缆能不能在该电压状态下保持稳定运行，最终得到额定电压状态下电力电缆能否正常运行的结论。因为故障诊断人员没有确定电力电缆运行的具体指标，检测人员并没有将这一故障检测方法视为标准方法。但是，应用该方法获得故障检测结果，能够帮助故障检测人员准确判断电力电缆是否需要进行维修。通过合理运用绝缘耐压法，电力电缆故障检测人员能够在短时间之内判断电力电缆是否需要维修，但是，却不能够得到准确结论。与简单绝缘耐压法相比较来说，监控绝缘耐压法则比较先进，合理运用此方法，能够帮助电力电缆故障检测人员更好的掌握电力电缆运行情况，并准确测量电力电缆介质材料介点率与局部的放电特性等等。
        2.4故障定点技术
        2.4.1声测技术
        利用放电装置让故障点放电发生振动，振动传至地面后利用振动拾音器接收来自故障点的声音信号，之后就可明确故障点的具体位置，一切高压脉冲信号之后故障点可产生放电声音的电缆故障检测都可以应用声测技术。
        2.4.2声磁同步技术
        故障点在放电时会同时产生声波和电磁波，由此可以准确定位故障点。在故障电缆上加入高压脉冲信号，放电时，故障点会同时产生声音信号与脉冲磁场信号，但是它们的传播速度不同，利用它们最小的传播时间差来定位故障点。
        2.4.3音频感应技术
        技术人员要用耳朵辨识出声音信号是强是弱，最终判断出电缆故障的发生位置。将1kHz或者其他频率的音频电流信号加在电缆两相之间或者金属护层和相之间，音频电磁信号由此产生，并在距离较近的开路故障点正上方或是金属性短路故障点形成信号最强的磁场，可借此定位故障点。
        2.4.4跨步电压法
        在大地和电缆故障点施加直流高压信号，故障点的大地表面就会形成点位分布，且呈喇叭状。大地表面的两点电压需要用灵敏度极高的电压表测量，故障点前、后电压表指针全部指向相反的方向，由此可定位故障点。
        2.4.5全球定位系统行波故障定位技术
        电力电缆发生故障后，线路上会出现运动速度不变的电流行波和电压，利用现代性波定位来检测可以找到精确的故障点。输电网GPS行波测量网络由记录仪和调度通信共同构成，用该网络来测量故障行波波头到达各变电站所需要的准确时间，然后通过调度来对故障点进行定位。
        结语
        在对电力电缆出现故障的情况下，首先要确定故障发生的原因，随后才能进行诊断和检测，故障的修复关系着电力电缆的安全运行，因此找出故障原因并诊断检测十分重要。通过全方位的介绍了电力电缆诊断检测技术的应用控制策略，能够保证电力电缆线路运行更加稳定，有效提升电力电缆线路的安全性能，推动我国电力行业的可持续发展。
        参考文献:
        [1]魏力强，王东林，齐锦涛，等.电力电缆局部放电试验及在线监测技术分析[J].河北电力技术，2018，37（06）：54-57.
        [2]杨帆，尤波.电力电缆的带电诊断与故障处理的技术研究[J].低碳世界，2018（12）：12-13.
        [3]李轲.电力电缆运行中电动力产生的原因危害与控制措施研究[J].中国战略新兴产业，2018（44）：216.