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        10kV電力電纜故障測尋與實(shí)例分析

        2016-11-09 01:35:48朱鏡儒湖南省電力公司湘潭供電分公司湖南湘潭411100
        低碳世界 2016年29期
        關(guān)鍵詞:閃絡(luò)電力電纜測距

        朱 平,朱鏡儒(湖南省電力公司湘潭供電分公司,湖南湘潭411100)

        10kV電力電纜故障測尋與實(shí)例分析

        朱 平,朱鏡儒(湖南省電力公司湘潭供電分公司,湖南湘潭411100)

        隨著城市化進(jìn)程的不斷加快,電力電纜在10kV配電網(wǎng)中呈現(xiàn)迅猛發(fā)展之勢,且在系統(tǒng)擴(kuò)容等因素的影響下,電纜故障的發(fā)生幾率的不斷增加,不利于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行?;诖?,本文主要結(jié)合10kV電力電纜的實(shí)際情況,對其常見的故障類型及成因進(jìn)行分析,并在此基礎(chǔ)上結(jié)合對具有特殊性質(zhì)的電纜故障測尋方法進(jìn)行闡述,僅供參考。

        10kV;電力電纜;故障;測尋

        1 引言

        10kV電力電纜是一種新型的輸送電力系統(tǒng),有利于降低輸電過程中的電量損耗。但在當(dāng)前城市快速發(fā)展的過程中,電力電纜一般是埋設(shè)在地下的,這在一定程度上加大了電纜的管理和維修難度,一旦出現(xiàn)電纜故障,所花費(fèi)的維修時(shí)間較長,不利于及時(shí)恢復(fù)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行,因此,在電力發(fā)展新時(shí)期,加強(qiáng)對電力電纜故障測尋方法的探究對于保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有重要意義。

        2 10kV電力電纜產(chǎn)生故障的類型及成因

        2.1 常見故障類型

        (1)開路故障。若電纜相間或相對地絕緣電阻達(dá)到所要求的規(guī)定值,但在實(shí)際工作中電壓無法傳輸?shù)浇K端,且負(fù)載能力較差,當(dāng)絕緣電阻=∞,即為斷線故障;

        (2)高阻故障。電纜相間或相對地絕緣損壞,絕緣電阻較大,若絕緣電阻≥100kΩ,則無法使用低壓脈沖法。

        (3)閃絡(luò)性故障:該類故障多發(fā)生于電纜耐壓試驗(yàn)擊穿中,且通常出現(xiàn)在電纜中間接頭或終端頭內(nèi)。在試驗(yàn)過程中,絕緣被擊穿則形成間歇性的放電通道,若試驗(yàn)電壓到達(dá)某一特定值時(shí),產(chǎn)生擊穿放電;而當(dāng)擊穿后放電電壓降低至某一特定值時(shí),絕緣會重新恢復(fù)且不發(fā)生擊穿,這種情況即為開放性閃絡(luò)故障。若在一定條件下,絕緣擊穿后又恢復(fù)正常,即使提高試驗(yàn)電壓也不會發(fā)生擊穿現(xiàn)象,這種情況即稱為封閉性閃絡(luò)故障。

        2.2 成因分析

        2.2.1 過負(fù)荷和接頭發(fā)熱

        長期滿負(fù)荷或超負(fù)荷運(yùn)行的電纜多會出現(xiàn)絕緣老化和明顯的漏油、裂紋等現(xiàn)象,由于接頭導(dǎo)體的連接工藝或材料不合格導(dǎo)致連接點(diǎn)接觸不良,且具備較差的散熱條件,這種情況下,即使輸送容量未達(dá)到特定數(shù)值也會導(dǎo)致故障發(fā)生。

        2.2.2 密封不良

        電纜終端頭和接頭盒的密封性能較差,由于外部環(huán)境長期處經(jīng)受大氣、溫度、干濕等氣候條件的影響,若水分進(jìn)入電纜頭,絕緣極易受潮,導(dǎo)致絕緣被擊穿,最終發(fā)生爆炸,因此,這就要求電纜終端頭和接頭盒具有較強(qiáng)的密封性。

        2.2.3 腐蝕引起受潮

        一般情況下,被腐蝕的電纜鉛包會帶有淡黃色或粉紅色的粒狀腐蝕物,則說明該部位即是鉛包穿孔或受潮的主要通道。在腐蝕孔處,水分會進(jìn)入鉛包內(nèi)部導(dǎo)致電纜逐漸受潮,絕緣油逐漸分解、結(jié)晶,這種情況下,絕緣性能開始下降,且在電壓、電場的作用下,會形成相間或?qū)Φ負(fù)舸┈F(xiàn)象。

        2.2.4 電纜制造和材料上的缺陷

        由于交聯(lián)電纜制造工藝復(fù)雜,在電纜的偏心率、導(dǎo)體、絕緣屏蔽材料等一系列的制造工藝和材料上都有嚴(yán)格的要求。如果產(chǎn)品質(zhì)量不良,可能對電纜的正常運(yùn)行帶來致命的潛在隱患(交聯(lián)電纜制造工藝缺陷帶來的危害見圖1)。

        圖1 交聯(lián)電纜制造工藝缺陷帶來的危害

        3 10kV電纜故障點(diǎn)測尋的作業(yè)流程

        (1)搶修應(yīng)對機(jī)制。電纜在發(fā)生故障后,設(shè)備管理單位應(yīng)及時(shí)將故障電纜的安裝路徑等相關(guān)資料整理出來,并組織作業(yè)人員攜帶相關(guān)設(shè)備做好故障測距準(zhǔn)備,

        (2)分析故障電纜形成的原因。導(dǎo)致電纜出現(xiàn)故障的原因諸多,集中表現(xiàn)在外力破壞、電纜施工質(zhì)量問題和電纜運(yùn)行管理這三個(gè)方面;

        (3)確定電纜故障性質(zhì)。一般情況下,電纜故障可分為高阻故障、斷線故障、短路故障等,在結(jié)合電纜實(shí)際運(yùn)行情況的基礎(chǔ)上,通過對電纜的絕緣性能和導(dǎo)通測試,可將電纜故障的性質(zhì)確定下來;

        (4)電纜故障距離的粗測?,F(xiàn)階段主要用于測距的設(shè)備為SPG32、T30-E脈沖反射儀,并結(jié)合相應(yīng)的測距方法進(jìn)行粗測;

        (6)總結(jié)測距經(jīng)驗(yàn)。在測距作業(yè)完成后,應(yīng)及時(shí)組織測距分析會,重點(diǎn)討論測距過程中使用方法的實(shí)用性、測距結(jié)果的準(zhǔn)確性,并對如何采取有效措施來避免現(xiàn)場環(huán)境對測距的干擾進(jìn)行探討,最終將測距過程和結(jié)果進(jìn)行歸檔,以此來實(shí)現(xiàn)測距的閉環(huán)管理。

        4 10kV電力電纜故障測尋的具體方法

        4.1 低壓脈沖反射法

        由于考慮到一些安全問題或避免電纜在破損時(shí)發(fā)生較大危害,通常將10kV電力電纜埋藏在地下較深位置,因此,在故障發(fā)生時(shí)可采用較為專業(yè)的低壓脈沖反射法進(jìn)行檢查。該檢測方法適用于低阻故障、短路故障與斷路故障,低壓脈沖反射法主要是向電纜注入低壓脈沖,當(dāng)脈沖傳播到阻抗不匹配電的地方則會發(fā)生反射,由此可以判斷故障電纜的類型及具體位置。這種測試方法的優(yōu)點(diǎn)在于操作簡單方便,不需要考慮電纜的長度和電纜的埋藏位置,只要找到一個(gè)切口就可進(jìn)行檢測。

        4.2 脈沖電流法

        該方法主要分為以下兩種測試方法:①直流高壓閃絡(luò)測試法(見圖2)。主要適用于測量閃絡(luò)擊穿性故障,在用高壓試驗(yàn)設(shè)備將電壓升到一定值時(shí)所產(chǎn)生的閃絡(luò)擊穿故障。一些故障點(diǎn)在多次閃絡(luò)放電后,其故障點(diǎn)的電阻則會下降,這種情況下,則無法再使用直閃法測試;②沖擊高壓閃絡(luò)法(見圖3)。這是一種專門針對閃絡(luò)性故障的測尋方法,若電纜的故障點(diǎn)在測試端和故障點(diǎn)中間來回流動時(shí),這種情況下,就可利用專門的設(shè)備來測出故障點(diǎn)的具體位置,該方法具有接線簡單、操作方便和安全的特點(diǎn)。

        圖2 直閃法接線圖

        圖3 沖閃法接線圖

        4.3 用定點(diǎn)儀器對故障點(diǎn)進(jìn)行精確定位

        ①聲測法的應(yīng)用范圍:主要適用于高阻故障和閃絡(luò)性故障的測量;②音頻感應(yīng)法的應(yīng)用范圍:主要適用于故障電阻<10Ω的低阻故障。若電纜接地電阻較低的話,故障點(diǎn)的放電聲音較為微弱,這種情況下,即可利用音頻感應(yīng)法進(jìn)行定點(diǎn)測量。③高阻故障可采用沖閃法進(jìn)行測量,測量條件為故障點(diǎn)電阻>100Ω,且數(shù)值確定。若測試電流>15mA的話,測試波因其具有的重復(fù)性可進(jìn)行重疊,這種情況下,若一個(gè)波形有一個(gè)發(fā)射、三個(gè)反射且脈沖幅度逐漸減弱時(shí),所測距離為故障點(diǎn)至電纜測試端的距離,否則為故障點(diǎn)到電纜測試對端的距離。

        5 電纜進(jìn)水高阻故障的實(shí)例分析

        交流110kV雙馬變電站10kV雙管線電纜出線。

        與教師相比,同伴榜樣的“閃光點(diǎn)”起著更加具體化、實(shí)際化的示范作用,更貼近學(xué)生。為把榜樣的引領(lǐng)落到實(shí)處,學(xué)校應(yīng)每學(xué)期都評選“三好學(xué)生”“優(yōu)秀學(xué)生干部”“文明之星”“禮儀小標(biāo)兵”等榜樣;班級也可利用“每周一星”的評選,發(fā)現(xiàn)好人好事并給予表揚(yáng)、鼓勵,把他們的先進(jìn)事跡進(jìn)行宣傳,印在學(xué)生腦海中,讓榜樣在學(xué)校管理工作中不斷發(fā)揮積極的作用。

        故障電纜具體的參數(shù)特征為:交聯(lián)聚乙烯三芯銅電纜、全長2848m(見圖4)。

        圖4 故障電線全長波形圖

        現(xiàn)場搖測:絕緣電阻A相對地653MΩ、B相對地622kΩ、C相對地321kΩ,其中B、C相絕緣電阻值較低。測試絕緣電阻時(shí)觀測泄露電流的變化,指針晃動不定,電流變化慢,初步判斷是電纜進(jìn)水。

        探測措施:

        (1)低壓脈沖法。在測試時(shí),從測試端向電纜中輸入一個(gè)低壓脈沖信號,該脈沖信號沿著電纜傳播,當(dāng)遇到電纜中的阻抗不匹配點(diǎn),會產(chǎn)生折反射,反射波傳播回測試端。設(shè)置電纜行波為172m/μs,由于低壓脈沖法只能適用于故障電阻小于200Ω的故障,所以在此只能判斷電纜為高阻故障及電纜全長為2848m。

        (2)二次脈沖法。即對高阻故障電纜施加高壓脈沖,使故障點(diǎn)擊穿放電。擊穿瞬間,高阻變成低阻故障。波反射向故障電纜發(fā)射一個(gè)低壓脈沖信號,記錄下此時(shí)的低阻反射波形(即故障波形)。將兩者波形進(jìn)行比較,分叉點(diǎn)就是故障點(diǎn)的距離。此類高阻故障等效電阻很穩(wěn)定,使用脈沖法擊穿點(diǎn)絕緣電阻幾乎不變,這類擊穿點(diǎn)不一定能承受高電壓,但卻很難降低其電阻。當(dāng)前電纜故障即屬于這一特殊故障類型,在使用600mA燒穿儀進(jìn)行長時(shí)間燒穿后,其電阻立即恢復(fù)。

        (3)高壓電橋法。目前情況下,在知道電纜的全長以及電纜A相絕緣較好的情況下,可以借助A相作為輔助相,在對側(cè)將A、C短接形成測試回路。利用故障點(diǎn)兩側(cè)的電纜線芯電阻與比例電阻構(gòu)成Murray電橋,當(dāng)檢流計(jì)指零時(shí)電橋達(dá)到平衡,電橋橋臂間對應(yīng)電阻比值相等。

        該方法在測量并計(jì)算后發(fā)現(xiàn)約在2350m處存在故障點(diǎn)(見圖5)。

        圖5 高壓電橋法計(jì)算出的故障點(diǎn)距離

        (4)聲磁同步精確定點(diǎn)。用T16聲磁同步定點(diǎn)儀對故障點(diǎn)進(jìn)行確定,在地面可聽到脈沖放電聲響,將蓋板掀開,可清晰聽到放電聲。電纜的中間接頭處可以看見有明顯的水漬流出,因此,應(yīng)將中間接頭鋸斷,重新制作中間接頭,并經(jīng)串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)合格后,可有效恢復(fù)送電。

        6 結(jié)語

        綜上所述,電纜是電力系統(tǒng)的重要組成部分,在保證電力穩(wěn)定運(yùn)行方面發(fā)揮著重要作用,因此,為了保證電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行,更好的服務(wù)于人們生產(chǎn)、生活,應(yīng)做好電纜故障的測尋工作,提高電力運(yùn)行的安全性,同時(shí)促進(jìn)我國10kV電力電纜輸電技術(shù)的不斷完善和發(fā)展。

        [1]唐 震,尹 林,周 曦.提升10kV電力電纜故障點(diǎn)測尋效率[J].通訊世界,2015(15):147~148.

        [2]張 娟,游東洋.淺談10kV電力電纜故障的類型和測尋方法[J].科研,2016(7):00171.

        [3]王 巖.10kV電力電纜故障原因及其測尋[J].城市建設(shè)理論研究:電子版,2016,6(8):56.

        TM755

        A

        2095-2066(2016)29-0073-02

        2016-9-30

        朱 平(1976-)男,高級工,本科,主要從事電纜故障定位及電氣設(shè)備交接試驗(yàn)等方面工作。

        朱鏡儒(1990-),男,碩士研究生,主要從事電纜運(yùn)維及電氣自動化方面的工作。

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