郝斌

（河北國(guó)華定州發(fā)電有限責(zé)任公司，河北定州073000）

探討外加直流原理的高壓電力電纜外護(hù)層帶電測(cè)試方法

郝斌

（河北國(guó)華定州發(fā)電有限責(zé)任公司，河北定州073000）

介紹了被廣泛應(yīng)用于500 kV及以下電壓等級(jí)的輸配電線路中的電力電纜，電纜的生產(chǎn)質(zhì)量、施工質(zhì)量、運(yùn)行維護(hù)不善等諸多因素將造成電纜故障，其中，以排管為主要敷設(shè)方式的單芯電纜外護(hù)層接地系統(tǒng)出現(xiàn)故障后很難查找定位，并且電纜外護(hù)層出現(xiàn)故障后，在運(yùn)行過程中將直接危及電纜本體的穩(wěn)定運(yùn)行，造成停電事故。根據(jù)電纜外護(hù)層接地系統(tǒng)的接線方式，利用電流分流原理對(duì)基于外加直流原理的高壓電力電纜外護(hù)層帶電測(cè)試方法進(jìn)行探討，在不停電情況下，判斷電纜外護(hù)層故障區(qū)域，驗(yàn)證接線方式的正確性。

電力電纜；外護(hù)層；帶電測(cè)試；外加直流原理

隨著城市化的不斷發(fā)展，電力電纜因其受外界環(huán)境影響小、安全可靠、隱蔽、耐用并且還可減少線路走廊用地等顯著優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于500 kV及以下電壓等級(jí)的輸配電線路中。目前，電纜外護(hù)層的帶電檢測(cè)方法主要是以接地環(huán)流測(cè)試為主，通過周期測(cè)試可發(fā)現(xiàn)電纜外護(hù)層接地電流突變等異?，F(xiàn)象，但是該方法無法確定接地點(diǎn)的具體位置，并且作為判定依據(jù)不夠充分。通過采用外加直流的方法，在設(shè)備不停電的前提下，利用直流電流分流原理，通過多次測(cè)量，判斷電纜外護(hù)層的絕緣狀況和交叉互聯(lián)系統(tǒng)的接線正確性。

1 單芯電纜外護(hù)層接地故障的危害

單芯電纜外護(hù)層接地故障會(huì)使電纜外護(hù)層形成接地回路，產(chǎn)生環(huán)流，迫使電纜外護(hù)層發(fā)熱，導(dǎo)致電纜的散熱性能下降，電纜的輸送容量下降。同時(shí)，電纜外護(hù)層破損處的持續(xù)放電使外護(hù)層受到電化腐蝕，待空氣及水分進(jìn)入絕緣，使主絕緣產(chǎn)生水樹老化的概率增加，易產(chǎn)生局部放電和引發(fā)電樹枝，破損處的放電也會(huì)逐步損傷主絕緣，最終會(huì)導(dǎo)致電纜主絕緣損壞而引發(fā)停電事故。

2 外加直流法測(cè)試原理

自制直流裝置，使用蓄電池一組作為直流源，串聯(lián)一組電抗，起到隔離交流電流分量的作用，在電纜外護(hù)層保護(hù)接地箱或交叉互聯(lián)箱處，注入一定量的直流電流，在相鄰的直接接地箱或交叉互聯(lián)箱相應(yīng)的回路上測(cè)量流過的直流電流，通過比較注入電流與流出電流的大小，判斷該區(qū)段電纜外護(hù)層的絕緣狀況或交叉互聯(lián)的接線正確性。

使用12 V、100 Ah鉛酸蓄電池作為直流源；使用電焊機(jī)作為串聯(lián)電抗，通過變換使用副邊大、中、小電流線圈和原邊220 V、380 V線圈可以改變輸入直流的大??；測(cè)量表計(jì)使用FLUKE 317型卡鉗式交直流兩用電流表。

3 外加直流法測(cè)試電纜外護(hù)層絕緣狀況

以在電纜任意一交叉互聯(lián)箱處注入直流電流為例說明測(cè)試原理：如圖1所示，E為蓄電池，作為提供直流電流的電源；L為電抗，起阻斷交流作用，防止在此處形成交流環(huán)流通路。測(cè)量直流電流，使用的是卡鉗式直流電流表。在整個(gè)試驗(yàn)測(cè)試過程中，對(duì)原來的電纜外護(hù)層接線方式不作任何改動(dòng)。通過蓄電池E在電纜的交叉互聯(lián)箱處（或保護(hù)接地箱處）對(duì)電纜的外層鋁護(hù)套注入電流I，由于分流作用，將有I1，I2通過電纜的外護(hù)層分別向兩側(cè)的直接接地箱或交叉互聯(lián)箱流入，I＝I1+I2，如果電纜外護(hù)層絕緣良好，則Id1＝I1、Id2＝I2.通過比較Id1與I1、Id2與I2的電流差值，可以判斷電纜外護(hù)層的絕緣狀況。當(dāng)Id1與I1、Id2與I2的電流相同時(shí)，則電纜外護(hù)層的絕緣良好；當(dāng)Id1與I1或Id2與I2的電流相差較大時(shí)，則相應(yīng)區(qū)段的電纜外護(hù)層絕緣嚴(yán)重受損；當(dāng)Id1與I1、Id2與I2的電流相近時(shí)，有可能是測(cè)量誤差，應(yīng)校對(duì)各測(cè)量點(diǎn)使用表計(jì)的誤差，并通過多次測(cè)量取其平均值，或加大直流電流以提升測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，從而判斷電纜外護(hù)層的絕緣狀況，并確定故障區(qū)域。

圖1 絕緣狀況測(cè)試原理圖

4 外加直流法驗(yàn)證交叉互聯(lián)系統(tǒng)正確性

以在電纜任意一交叉互聯(lián)箱處注入直流電流為例說明測(cè)試原理：如圖2所示，任選交叉互聯(lián)箱作為直流電流注入點(diǎn)，在另一個(gè)交叉互聯(lián)箱和兩端直接接地箱測(cè)量流經(jīng)的直流電流方向、大小，I＝I1+I2，若Id1＝I1、Id2＝Id3＝I2，則證明該相電纜的外護(hù)層交叉互聯(lián)接線是正確的；同理可驗(yàn)證其他兩相電纜外護(hù)層交叉互聯(lián)的接線正確性。

圖2 交叉互聯(lián)正確性判斷測(cè)試原理圖

5 外加直流法應(yīng)用實(shí)例分析

某220 kV輸電電纜型號(hào)為YJLW03-127/220-1×800，電纜長(zhǎng)2.4 km，電纜敷設(shè)方式為隧道形式，外護(hù)層接地方式為交叉互聯(lián)形式，具體為#1塔直接接地箱，#1井交叉互聯(lián)箱，#2井交叉互聯(lián)箱，#3井直接接地箱，#4井交叉互聯(lián)箱，#5井交叉互聯(lián)箱，#2塔直接接地箱。在日常帶電檢測(cè)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，#1塔至#3井直接接地箱之間三相接地環(huán)流數(shù)據(jù)異常，數(shù)值接近或超過100A，大于規(guī)程規(guī)定的接地電流與負(fù)荷比值＜20%注意值[1]，而#3井直接接地箱至#2塔之間的交叉互聯(lián)段接地類型相同，電流則較小，典型的測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。由于該電纜在例行停電試驗(yàn)時(shí)，外護(hù)層絕緣測(cè)試結(jié)果正常，所以可以排除外護(hù)層絕緣破損接地現(xiàn)象，初步懷疑該電纜#1塔至#3井直接接地箱之間電纜外護(hù)層交叉互聯(lián)存在接線錯(cuò)誤缺陷。

表1 220 kV電纜外護(hù)層接地電流測(cè)試數(shù)據(jù)

為了驗(yàn)證判斷正確性，同時(shí)不影響電廠正常并網(wǎng)運(yùn)行，決定對(duì)該電纜進(jìn)行外加直流法帶電測(cè)試，以在電纜#1井交叉互聯(lián)箱A相注入直流電流為例，測(cè)試結(jié)果如圖3所示。

直流電流分為2部分，較大的一部分（7.45A）通過A相流向#1塔直接接地箱，而其中又有一部分流向大地、并流回蓄電池，另一小部分通過B，C相流經(jīng)#1井交叉互聯(lián)箱、#2井交叉互聯(lián)箱、#3井直接接地箱，再通過大地流回蓄電池；較小的一部分（4.0 A）通過B相流向#2井交叉互聯(lián)箱，再通過C相流向#3井直接接地箱，最后通過大地流回蓄電池。同理，#1井交叉互聯(lián)箱B，C相注入直流電流數(shù)據(jù)分析結(jié)果與A相相同。

圖3 在#1井交叉互聯(lián)箱A相注入直流電流測(cè)試數(shù)據(jù)

最終可以得出結(jié)論，該電纜#1塔至#3井直接接地箱之間電纜外護(hù)層不存在交叉互聯(lián)接線錯(cuò)誤缺陷。排除了外護(hù)層交叉互聯(lián)接線錯(cuò)誤缺陷后，進(jìn)一步分析接地環(huán)流較大的原因，#1塔至#1井之間電纜為水平排列，而其他段電纜均為“品”字形排列，經(jīng)環(huán)流計(jì)算判斷出排列方式是造成接地電流增大的原因。通過實(shí)際測(cè)量和數(shù)據(jù)分析驗(yàn)證了外加直流法作為不停電判斷電纜外護(hù)層接線方式正確與否是準(zhǔn)確可行的。

6 結(jié)束語

經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，基于外加直流原理的高壓電力電纜外護(hù)層帶電測(cè)試方法，在判定外護(hù)層的絕緣狀況和判定外護(hù)層交叉互聯(lián)接線正確性方面，數(shù)據(jù)可靠、準(zhǔn)確，方法簡(jiǎn)單、實(shí)用。

電力系統(tǒng)越來越多地使用電力電纜，豐富并完善電力電纜帶電測(cè)試方法對(duì)推行電力設(shè)備狀態(tài)檢修有著重要的意義。外加直流高壓電纜外護(hù)層帶電測(cè)試方法不僅安全、高效，還可以有效地發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，避免設(shè)備重復(fù)停電，適用于各電壓等級(jí)的高壓電力電纜外護(hù)層帶電測(cè)試。

［1］國(guó)網(wǎng)北京電力建設(shè)研究院，安徽省電力科學(xué)研究院，東北電業(yè)管理局第二工程公司，等.GB 50150—2006電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2006.

［2］中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB 50168—2006電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗(yàn)收規(guī)范［S］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2006.

［3］韓伯鋒.電力電纜試驗(yàn)及檢測(cè)技術(shù)［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2007.

〔編輯：劉曉芳〕

TM247

：A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.15.076

2095-6835（2017）15-0076-02

郝斌（1979—），男，山西陽泉人，大學(xué)本科，主要從事發(fā)電廠電氣設(shè)備檢修工作。