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        10kV配電網(wǎng)電力電纜局部放電監(jiān)測探究

        2020-09-10 23:55:37余新球
        看世界·學術(shù)下半月 2020年4期
        關(guān)鍵詞:電纜線電力電纜絕緣

        余新球

        摘要:電力的發(fā)展和一個國家的經(jīng)濟發(fā)展建設(shè)密不可分。我國新中國成立之后,經(jīng)濟建設(shè)得到了較大的發(fā)展,尤其是進入改革開發(fā),城市建設(shè)和現(xiàn)代化建設(shè)得到了飛躍的發(fā)展。在這種大環(huán)境下,電力系統(tǒng)發(fā)揮的作用就顯得越來越重要,當前10kV配電網(wǎng)的電力電纜就發(fā)揮著無可替代的作用。本文從當前10kV配電網(wǎng)電纜的運行狀態(tài)開始分析,闡述了目前所存在的局部放電的問題以及其發(fā)生的機理,最后對局部放電的檢測方法進行了分析,希望能對10kV配電網(wǎng)的工作穩(wěn)定型和安全性起到一定的幫助。

        關(guān)鍵詞:10kV配電網(wǎng);局部放電;電纜;管理模式;監(jiān)測

        一、引言

        隨著社會的發(fā)展,對店里的需求也越來越大,這就要求電力系統(tǒng)必須要結(jié)合經(jīng)濟建設(shè)需求提供高質(zhì)量的電力資源。這就對電力事業(yè)的建設(shè)和發(fā)展提出了新的要求。為了維護電力電纜的運行可靠性,必須要加強對電纜的檢測。當前越來越多的注意力幾種在電纜的局部放電檢測中。通過對10kV配電網(wǎng)電力電纜的局部放電檢測,在不對電纜線的絕緣造成任何傷害的前提下,確保配電網(wǎng)的線路運行可靠性,對于整個電力系統(tǒng)而言,具有非常重大的意義。監(jiān)測過程中根據(jù)放電脈沖的波行特點來去頂電纜是否存在放電的問題,不僅操作簡單,可實施性也非常強。及時發(fā)現(xiàn)電纜線中的缺陷,并進行維護或者更換,給電纜運行環(huán)境提供一個可靠的運行環(huán)境。

        二、10kV配電網(wǎng)電纜的運行現(xiàn)狀

        當前,我國電力事業(yè)雖然發(fā)展的如火如荼,但是由于管理的理念相對落后,電力電纜的建設(shè)管理還是以傳統(tǒng)的工作模式為主。即采用的是架空線路鋪設(shè)方法進行電網(wǎng)的運輸。這種工作方式不僅可靠性低下,而且效率也相對較低,不能滿足我國日益增長的社會需求。我國當前的社會經(jīng)濟現(xiàn)象體現(xiàn)為東部和南部地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展情況要優(yōu)于北部和西部地區(qū),沿海城市普遍要好于內(nèi)地城市,10kV配電網(wǎng)電纜的運行也會體出一定的差異,尤其是在技術(shù)條件和工藝操作方面的表現(xiàn)更為明顯。在發(fā)達的城市和地區(qū),以現(xiàn)代科學技術(shù)作為指導建設(shè)電力電纜系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)有線電力運輸方式的無桿化改造,它與傳統(tǒng)的相比更加具有功能優(yōu)勢,比如操作簡單、應(yīng)用廣泛等,有利于提高當前電力系統(tǒng)的管理水平。通過10kV配電網(wǎng)電纜的應(yīng)用,能減少外界環(huán)境對電力系統(tǒng)的影響,這就極大程度上減少了由于外界自然環(huán)境所帶來的風險。不過在實際操作管理中,10kV配電網(wǎng)電纜的管理運行仍存在不少問題,需要電力企業(yè)不斷提升管理方法,避免電力事故的發(fā)生。從當前10kV配電網(wǎng)的實際運行情況來看,主要存在以下問題:

        (一)由于經(jīng)濟發(fā)展的需要,配電網(wǎng)的建設(shè)也越來越多,其規(guī)模日益壯大,這就使得整個配電網(wǎng)電纜的運行環(huán)境變得越來越復(fù)雜,尤其是運行過程中受到各種因素所導致問題產(chǎn)生的可能性也逐漸增大。比如南北不同環(huán)境下的溫度和濕度,直接影響到電力運輸?shù)馁|(zhì)量;不同經(jīng)濟規(guī)模的地區(qū),由于用電量不同,對整個配電網(wǎng)電纜的負荷也不一樣。經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)由于用電量大,電纜負荷高,出現(xiàn)故障的可能性要大。而在經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū),電纜長期處在較低負荷下運行,自然有利于配電網(wǎng)電纜的使用壽命;

        (二)10kV配電網(wǎng)電纜的安全性直接關(guān)系到用電安全,因此電力電纜的中間接頭部位的制作要求非常高。不過在實際配電網(wǎng)電纜的建設(shè)過程中,存在電力電纜的制作質(zhì)量低劣,使得使用過程中產(chǎn)生很大偏差,無法滿足正常使用需求。有些雖然在短期內(nèi)沒有表現(xiàn)出來,但是隨著使用時間的不斷加長,由于負荷無法滿足使用要求,使得質(zhì)量問題不斷產(chǎn)生。這些都會對整個電網(wǎng)系統(tǒng)帶來不利的影響;

        (三)在安裝調(diào)試過程中,由于工作人員的個人能力存在較大差異,安裝效果有著顯著的差異。并且隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展,現(xiàn)代配電設(shè)備形式多種多樣,給安裝工作帶來了較大的挑戰(zhàn)。如果安裝工作人員經(jīng)驗不足,或者缺乏相關(guān)知識,就會給設(shè)備的安裝過程中帶來很多不穩(wěn)定因素,對整個電力系統(tǒng)造成影響。

        三、局部放電的基本原理

        交流電纜的絕緣體在制造過程中,可能會由于制造工藝的缺陷帶來一些雜質(zhì)或者形成氣泡,或者是電纜施工過程中,施工操作不當使得某一部位的絕緣體有破裂。在電力運行環(huán)境中,這些有雜質(zhì)、氣泡或者是有破損的部位,擊穿場強要弱于平均擊穿場強,當電力運行到一定階段時,就會在這額區(qū)域發(fā)生發(fā)電現(xiàn)象,在電場的作用下,原本是絕緣區(qū)域,但是只在這些有異常的地方發(fā)生發(fā)電,而沒有貫穿施加電壓的導體之間,我們稱之為局部發(fā)電。雖然局部放電的數(shù)量級別不大,沒有造成擊穿的現(xiàn)象,但是會加劇絕緣體的老化。在長時間這種情況下運行,最終會導致絕緣體被擊穿,從而給10kV配電網(wǎng)電纜的運行帶來故障。

        因此,我們要加強日常的檢測,尤其是針對局部放電檢測,主要目的就是通過早期的檢測來發(fā)現(xiàn)絕緣潛在的缺陷或者故障,為后續(xù)投入到電力系統(tǒng)中盡可能地提供一個安全穩(wěn)定的環(huán)境。

        局部發(fā)電時主要產(chǎn)生的位置在絕緣內(nèi)部,如下圖所示:

        當電纜線中通電后,在電場的作用下,微小氣泡中的空氣分子會產(chǎn)生游離,正負電子會分別在兩端根據(jù)不同的極性進行集結(jié),產(chǎn)生集聚電荷。隨著氣泡中產(chǎn)生的場強不斷增大,會擊破這些氣泡。電荷會產(chǎn)生強烈的中和并形成脈沖電流。此時還會有表面放電和電暈放電等現(xiàn)象。

        四、 局部放電的檢測方法

        在局部放電時,會出現(xiàn)電脈沖、電磁波、光、熱等現(xiàn)象,除此以外還會伴隨著一些新的生成物或者一些化學變化。因此,可以采用脈沖電流法、超聲波法、高頻電流法或者光測法、溫度測量法等手段來測量。針對不同階段,

        (一)電纜局部放電的快速檢測階段

        適合采用暫態(tài)接地電壓波法和高頻脈沖法相結(jié)合,也就是將TEV的傳感器放在高壓開關(guān)柜的外壁上,HFCT傳感器放在10kV電纜線的接地線上。一般來說在30S以內(nèi)即可對該段10kV電纜的局部放電進行監(jiān)測,對高壓開關(guān)柜和電纜的放電量進行識別;

        (二)“指紋”診斷識別階段

        當放電量過大達到絕緣預(yù)警和絕緣警報的階段時,采用電磁波法進行診斷分析。具體操作為:將電磁波傳感器緊貼在電纜接頭、絕緣薄弱的區(qū)域,使用的采樣率為100MS/s,以獲得局部放電信號,并通過噪音識別技術(shù)繪制出局部放電的指紋圖譜,這樣就可以比較高精度地表示出放電的嚴重程度以及放電故障類型,便于采取合適的修復(fù)手段;

        (三)電纜的局部放電監(jiān)測階段

        結(jié)果上一步的識別之后,將有問題的電纜線區(qū)分出來,并采用在線監(jiān)測手段來管控。具體操作為:從電纜頭接地線通過HFCT對電纜線的局部放電程度進行長時間無間斷的監(jiān)測,并將采集到的數(shù)據(jù)通過GPRS傳輸給服務(wù)器中心進行處理,分析出放電量和放電趨勢,為改善對策的制定提供技術(shù)支持。

        通過上述3中手段,能夠?qū)﹄娏鬟M行識別,快速診斷出故障類型,為問題的預(yù)防和改善提供可靠的技術(shù)保障。

        五、結(jié)語

        在電纜施工中,局部發(fā)電監(jiān)測的使用越來越頻繁。它能及時發(fā)現(xiàn)電纜中是否出現(xiàn)了絕緣方面的問題,為電網(wǎng)的可靠穩(wěn)定運行提供了強大的技術(shù)支持。在減少電力電纜的突發(fā)性事故、減少對社會經(jīng)濟和人們生活造成的影響方面做出了突出的貢獻。

        參考文獻:

        【1】朱瑾.? 10kV配電網(wǎng)電纜運行的有效管理模式研究,科技創(chuàng)新導報,2020-04;168-169

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