大慶油田電力集團(tuán)供電公司

電纜外護(hù)套破損定位技術(shù)

郭忠大慶油田電力集團(tuán)供電公司

電纜外護(hù)套破損將嚴(yán)重影響電纜的安全運(yùn)行。一方面會(huì)降低電纜輸送容量，另外，會(huì)在短時(shí)間突然擊穿絕緣導(dǎo)致電纜停電事故。電纜外護(hù)套定位系統(tǒng)由MFM10測(cè)量系統(tǒng)和ESG NT精確定點(diǎn)兩部分組成，MFM10測(cè)量系統(tǒng)可以同時(shí)檢測(cè)、預(yù)定位電纜防護(hù)層的損傷，ESG NT對(duì)電纜外防護(hù)層損傷進(jìn)行精確定位。安裝在電纜護(hù)套接地線上的數(shù)據(jù)采集電流互感器，實(shí)時(shí)測(cè)試護(hù)套接地環(huán)流，從而掌握金屬護(hù)套接地環(huán)流的變化狀況。接地環(huán)流在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和電纜外護(hù)套定位系統(tǒng)相結(jié)合，是電纜安全隱患由被動(dòng)防護(hù)變主動(dòng)預(yù)防的有效措施。

電纜外護(hù)套；破損點(diǎn)；接地環(huán)流；預(yù)定位；跨步電壓法

外護(hù)套是電纜的最外層，隨著運(yùn)行年限的增長(zhǎng)、運(yùn)行環(huán)境惡劣和大規(guī)?；ㄩ_挖，電纜外護(hù)套缺陷逐年增加。電纜護(hù)套一旦破損，一方面會(huì)使電纜金屬套（或金屬屏蔽層）形成接地回路，從而使電纜金屬套發(fā)熱，降低電纜輸送容量；另一方面由于破損處水分和潮氣侵入，將會(huì)在短時(shí)間突然擊穿絕緣導(dǎo)致電纜停電事故。

1接地環(huán)流在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建

大慶油田供電公司于2014年開發(fā)并安裝應(yīng)用了電纜護(hù)層接地環(huán)流在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其主要由在線取能模塊、接地線電流測(cè)量互感器、測(cè)量單元、數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)、后臺(tái)服務(wù)器、客戶端軟件等部分組成。系統(tǒng)采用分布式體系架構(gòu)，功能模塊間采用高內(nèi)聚低耦合方式連接，便于功能和硬件的擴(kuò)充。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 電纜護(hù)層接地環(huán)流在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

安裝在電纜護(hù)套接地線上的數(shù)據(jù)采集電流互感器實(shí)時(shí)測(cè)試護(hù)套接地環(huán)流，經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換進(jìn)入到現(xiàn)場(chǎng)的中央處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并存儲(chǔ)，通過手持終端接收數(shù)據(jù)，再經(jīng)專家智能分析進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從而掌握金屬護(hù)套接地環(huán)流的變化狀況，獲取電纜系統(tǒng)需要檢修的證據(jù)。

2接地環(huán)流在線監(jiān)測(cè)參考標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)電纜負(fù)荷電流相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，若接地環(huán)流采集數(shù)據(jù)在一定時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)上升，并隨時(shí)間推移存在繼續(xù)上升的趨勢(shì)或保持相對(duì)高數(shù)據(jù)趨勢(shì)時(shí)，則該監(jiān)測(cè)電纜存在護(hù)層破損的可能性；若接地環(huán)流采集數(shù)據(jù)由長(zhǎng)期相對(duì)較高的數(shù)據(jù)逐漸降低，則該監(jiān)測(cè)電纜存在護(hù)層多點(diǎn)破損的可能性。

當(dāng)電纜負(fù)荷電流相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，若電纜接地環(huán)流采集數(shù)據(jù)保持在電纜實(shí)時(shí)負(fù)荷電流的5%以下，則電纜護(hù)層絕緣狀態(tài)良好；若電纜接地環(huán)流處于電纜實(shí)時(shí)負(fù)荷電流的5%～20%之間，則電纜護(hù)層絕緣可能存在故障隱患，或電纜接地系統(tǒng)存在缺陷；若電纜接地環(huán)流超過電纜實(shí)時(shí)負(fù)荷電流的20%以上，則需要對(duì)該電纜進(jìn)行重點(diǎn)檢修。

若發(fā)現(xiàn)電纜護(hù)層可能出現(xiàn)故障隱患時(shí)，需要對(duì)該電纜線路的接地方式、故障歷史及維修記錄進(jìn)行核查，確認(rèn)接地方式是否科學(xué)合理，檢查歷史故障點(diǎn)及電纜附件有無(wú)故障，均排除后，再通過外護(hù)套定位系統(tǒng)進(jìn)行電纜外護(hù)套故障隱患定位測(cè)試，消除故障隱患。

3電纜外護(hù)套定位系統(tǒng)構(gòu)建

電纜外護(hù)套定位系統(tǒng)是由MFM10測(cè)量系統(tǒng)和ESG NT精確定點(diǎn)兩部分組成，MFM10測(cè)量系統(tǒng)可以同時(shí)檢測(cè)、預(yù)定位電纜防護(hù)層的損傷，ESG NT對(duì)電纜外防護(hù)層損傷進(jìn)行精確定位。

在精確定位故障點(diǎn)時(shí)，MFM10會(huì)周期性地向電纜保護(hù)層發(fā)送脈沖電壓。這一電壓在電纜故障點(diǎn)流入大地，在故障點(diǎn)周圍形成電壓梯度。因此故障點(diǎn)附近會(huì)形成步級(jí)電壓，接近故障點(diǎn)電壓變高，遠(yuǎn)離故障點(diǎn)電壓變低。經(jīng)過故障點(diǎn)電壓極性改變，使用ESG NT和接地桿可以精確定位故障點(diǎn)的位置（跨步電壓法）。

4電纜外護(hù)套故障探測(cè)應(yīng)用實(shí)例

4.1 鐵人甲線電纜外護(hù)套診斷

110 kV鐵人甲線型號(hào)為YJLW03-64/110-1× 300，長(zhǎng)度1.534 km，負(fù)荷215 A。通過在線監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)接地環(huán)流存在疑似問題。

該電纜線路接地方式為交叉互聯(lián)保護(hù)接地（兩處），兩端為直接接地。每500 m一段，分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，單芯電纜截面300 mm2，線芯直徑約為20.6 mm，絕緣外徑68 mm，根據(jù)公式可計(jì)算出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段電纜的電容電流分別為I1=1.123 A、I2= 1.156 A、 I3=1.156 A。

表1 鐵人甲線金屬護(hù)層感應(yīng)電流占電纜負(fù)荷電流的比例

根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，110 kV鐵人甲線電纜線路三相接地電流占負(fù)荷電流百分比均在5%以上、20%以下，該回電纜線路可能存在電纜護(hù)層破損的隱患。

聯(lián)系停電，對(duì)鐵人甲線外護(hù)套絕緣進(jìn)行診斷。

（1）絕緣電阻測(cè)試。A相為零、B相為零、C相為4.3 MΩ。根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程（DL/596—1996）》中11.3.1條規(guī)定，電纜外護(hù)套每1 km絕緣電阻不應(yīng)低于0.5 MΩ。A、B兩相不合格，C相合格。

（2）交流耐壓試驗(yàn)。施加4 kV電壓3 min，加壓過程中電流均在60 mA左右（兩次）。

（3）再進(jìn)行絕緣電阻試驗(yàn)，A相為2.3 MΩ、B相為4.6 MΩ、C相為7.6 MΩ。三相均在規(guī)程要求的合格范圍內(nèi)。

（4）診斷結(jié)論。電纜外護(hù)套在施加電流值60 mA以上，大電流經(jīng)過時(shí)產(chǎn)生的熱量會(huì)把絕緣中的潮氣驅(qū)除，使其絕緣逐步升高。因此，在持續(xù)加壓和大電流作用下，電纜外護(hù)套絕緣逐漸增加。鐵人甲線送電后，測(cè)量110 kV鐵人甲線電纜線路三相接地環(huán)流占負(fù)荷電流百分比均在5%以下，達(dá)到預(yù)期要求。

4.2 杏二十四線電纜外護(hù)套定位

35 kV杏二十四線電纜型號(hào)為YJLV－26/35－185，長(zhǎng)度0.52 km，負(fù)荷66 A。

該電纜線路接地方式為一端保護(hù)接地，一端為直接接地。根據(jù)公式計(jì)算，采集到的接地環(huán)流數(shù)據(jù)基本可認(rèn)為全部是電纜金屬護(hù)層感應(yīng)電流，其占電纜負(fù)荷電流的百分比如表2所示。

表2 杏二十四線金屬護(hù)層感應(yīng)電流占電纜負(fù)荷電流的比例

2014年7月28日對(duì)杏二十四線電纜進(jìn)行停電檢修診斷。

（1）絕緣電阻測(cè)試。A相為零、B相為1.5 MΩ、C相為4.3 MΩ。

（2）交流耐壓試驗(yàn)。施加電壓3kV，電流149mA，漏電流保護(hù)跳閘，電纜外護(hù)套可能有破損點(diǎn)。

（3）預(yù)定位定點(diǎn)。以C相為參考相，對(duì)A相進(jìn)行預(yù)定位測(cè)試，預(yù)定位故障點(diǎn)在310 m處。其余兩項(xiàng)未預(yù)定出故障位置。

（4）精確定位。采用跨步電壓法對(duì)A相進(jìn)行了精確定位，定位故障表在莊稼地內(nèi)，挖開后，發(fā)現(xiàn)電纜外護(hù)套破損并采用外護(hù)套修補(bǔ)法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。再次檢查絕緣電阻為2.5MΩ，電纜外護(hù)套修復(fù)合格。

5結(jié)語(yǔ)

電纜外護(hù)套是電纜安全運(yùn)行的重要保證，其絕緣性能一直受到運(yùn)行部門的高度重視。在油田電力系統(tǒng)中，電纜外護(hù)套腐蝕、破損、發(fā)生老化等缺陷會(huì)逐步演化成事故，每次事故都會(huì)給用戶造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。接地環(huán)流在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和電纜外護(hù)套定位系統(tǒng)相結(jié)合，是電纜安全隱患由被動(dòng)防護(hù)變主動(dòng)預(yù)防的有效措施。該技術(shù)在電纜運(yùn)行維護(hù)工作的實(shí)際應(yīng)用，將大大提高電纜安全運(yùn)行水平及測(cè)尋效率，縮短搶修時(shí)間。

（欄目主持 關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.8.023

2015-04-15