电力电缆故障解剖流程及典型故障分析

发表时间:2020/4/15   来源:《中国电业》2019年第21期   作者:朱星杰
[导读] 随着经济的迅速发展,城市内部空间越来越少,而社会对电力的需求日益增加,
        摘要:随着经济的迅速发展,城市内部空间越来越少,而社会对电力的需求日益增加,电力电缆得到了广泛的使用,节省了大量空间,电力线路中电缆的比例越来越高。由于电缆质量、老化变质、机械损伤、安装工艺等因素,电力电缆经常会发生故障。电力电缆深埋地下,导致电力电缆的运维和检修变得十分困难,一旦发生故障就会对人们日常生活造成巨大影响,因此需要快速准确地找到故障位置并及时排除故障。鉴于此,文章结合笔者多年工作经验,对中低压电力电缆故障解剖流程及典型故障分析提出了一些建议,仅供参考。
关键词:电力电缆;故障解剖流程;典型故障分析
引言
        为了有效提高电力电缆的检修效率,针对多样化的故障问题,需要采用科学合理的试验方法与检测技术,在第一时间消除故障对电力系统的影响。
1、电力电缆故障解剖流程
        电力电缆故障解剖是一种基于电缆本体结构的内外解剖学分析,可简单地讲分为三步:(1)分析故障性质(2)故障点粗测(3)故障点定位。需要了解电力电缆故障的原因,对于减少电缆的损坏,快速地判定出故障点是十分重要的。电力电缆故障点的及时、快速查找与测量是保证电力运行畅通、保证供电可靠性的必需手段,了解掌握电缆故障的原因,对于减少电缆的损坏,快速地判定出故障点是十分重要的。电缆发生故障的原因是多方面的。
2、高压电力电缆故障典型故障分析
        2.1  35kV电力电缆绝缘老化
        (1)电力电缆绝缘强度降低。电缆绝缘强度降低主要包括以下几方面:1)相当多的电缆故障都是因外力损伤引起的,比如电缆敷设安装时不规范施工容易造成机械损坏,有时损伤不严重,经过几个月甚至几年才会导致损伤部位彻底击穿形成故障;如35kV新民T线电缆外护套被电缆支架割伤,电缆铜屏蔽长时间对支架进行慢放电,导致绝缘击穿。2)多次故障电压冲击和交流耐压试验对电缆绝缘部分造成损伤,使得电缆本体绝缘强度逐步减低,引发电缆事故。3)电缆运行年限较长,部分超过18年以上,接近电缆寿命临界值(在目前国内外电缆材料的技术水平下,交联聚乙烯绝缘和聚烯烃绝缘这一类材料的热寿命通常为20~40年)。4)电缆交叉互联箱等附属设备安装在电缆沟内,积水没过设备,使其失去降低屏蔽层感应电压的作用,接地环流增大加速了绝缘老化,导致电缆故障。(2)电缆附件制作工艺不够规范。高压电缆目前大多为交联聚乙烯绝缘电缆,其配套的附件多为预制式,具有安装简便、产品结构紧凑、体积小、电气性能好、抗老化、防腐蚀、抗漏电等优点。但电缆附件是电缆线路中最薄弱的环节:1)电缆附件制作工艺不良。2)电缆附件安装时环境恶劣(低温、高湿、灰尘),安装后放置在有积水、淤泥的沟内,也是导致电缆附件频繁发生故障的原因。3)电缆热缩头运行年限超过15年(国家标准规定:热缩头有效期>30年,未使用前,保质期10年;冷缩头有效期>20年),其绝缘性能逐步下降,力材料老化,失去改善电场分布、降低金属护层边缘处电场强度的作用。
        2.2  电力电缆线路故障
        电力电缆在传输电能过程中,由于具有电力供应距离长、传输时间持续、超荷载工作、线路传输复杂等特性,将增大线路故障的发生几率。第一,电力电缆在工作运行过程中,由于电力网络覆盖体系、电缆自身质量等问题,当不同线路的电缆同时发生故障时,此时主变电站将面临着跨级开闸的现象。产生此种现象的主要原因是由于故障在同一时间发生时,电力系统内的继电保护装置响应时间存在延时性,进而导致保护电流未能及时传输到分级供电装置中,进而造成主变电站开闸的现象。第二,过流保护装置不灵敏。

当线缆在对电能进行传输时,如传输电流值大于线缆终端的保护电流参数时,此时荷载电流将产出线缆接受范围,进而降低保护装置的灵敏性。
3、电力电缆故障的诊断处理方式
        3.1电桥法
        电桥检测法又被称为“经典电桥法”,是应用最为广泛以及应用历史最为悠久的电缆故障检测技术,但因为无法满足现在电力行业的需求,已经逐渐被淘汰。电桥检测法将被测电缆的故障相与非故障相连接构成小桥,通过调节桥臂上的可调电阻器使得电桥处于一个平衡状态,然后利用桥臂电阻比算出电阻值,而电力电缆的长度与电阻是成正比的,从而可以根据电阻值算出电缆故障距离。电桥法是比较传统经典的电路故障检测方法,它操作简单、方便而且精确度高,非常适合于电缆接地和短路故障的检测,缺点是不适用于检测高阻与闪络性故障,因为在故障电阻很高的情况下,电桥通过的电流很小,一般灵敏度的仪表很难探测到。电桥法检测时还需要知道电缆的材质、长度等原始资料,若是由不同截面的电缆组成时,还需对电阻等进行换算,此外,电桥法也不能测量三相短路或短路故障,也不适合用于高电阻设备。
        3.2  电力电缆故障点的精准定位
        在进行电力电缆的故障点进行故障测距之后,可以对故障点有一个初步定为,对电缆故障点的精准定位提供了一个良好的数据支持。为了更好的完成故障分析和检测工作,排除电力电缆故障,应当继续进行故障点的精准定位工作。在进行电力电缆故障精确定位工作之前,首先要对电缆敷设的具体情况进行详细了解。对电力电缆的敷设方式、具体走向以及接头的具体位置有一个充分的了解。当出现电缆敷设情况无法了解的情况下,为了探知电缆的具体敷设信息确保故障检测工作正常进行,应当考虑使用电缆路径仪器。使用声磁同步法能够对高阻故障和闪络型故障进行精准定位,当在电缆的一侧施加高压脉冲信号时,会在故障点产生较为明显的放电信号和声音信号。由于交联聚乙烯电缆内部存在大量无规则的气隙,放电时击穿处发出的声音会在交联电缆的填充物内漫射。如电缆位于地下,则会在沟渠内产生比较明显的共振情况,如果在高空电缆中,则会出现明显的噪音。如果测试环境较为嘈杂,对放电信号和声音信号无法进行精准捕捉,可以选在在夜晚安静的时候进行故障点定位监测,这样能够有效的捕捉到故障点发出的声音信号和电磁信号,有利于故障点的精准定位。如果故障电阻比较低时,可以在电缆故障相注入脉冲电压信号来测定故障点的具体位置。当为高阻故障或闪络型故障时,可以向电缆中注入高压脉冲电磁信号,当遇到故障点时会伴随声音信号和电磁信号放电,放电发出的声响比较明显,能够良好的被捕捉。
        3.3材料选取调整
        辅助材料作为电缆与电力装置连接的重要设施,其质量与性能决定着后期电缆的运行效率。为此,在对材料进行选择时,应充分考虑到电缆的连接形式,例如,在进行高压极、接地极进行材料选取时,由于此项电力传输环节需要承受较大的电力负荷,为此,可选用无机材料来对设施进行绝缘设置,在极端与装置相连接时,也可对线路起到保护作用。
结束语
综上所述,电缆故障是影响人民群众、社会生产的重要因素,相关人员必须以身作则提升自身技术水平,准确分析导致电缆故障的原因,继而采取针对性措施,实现电路线路的稳定运行和有效维护。
参考文献
[1]马学义.高压电力电缆接地故障的诊断[J].电子世界,2018(23):157+159.
[2]徐昱.高压电缆故障测试与处理技术分析[J].通讯世界,2018(11):103-104.
[3]朱琳.高寒车载电缆终端与网侧柜电场仿真及结构优化[D].西南交通大学,2018.
       
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