北京朝陽電力實業(yè)開發(fā)有限公司 王 恒 李 威

1 引言

為提高電源的穩(wěn)定性，以及適應人類對穩(wěn)態(tài)電流壓力變化的要求，各電力部門要對出現(xiàn)的主要問題予以高度關(guān)注，并采取相應的對策防止問題的發(fā)生。

2 電纜綜合在線監(jiān)測必要性

在實施現(xiàn)場管理工作的流程中，能夠有效降低漏電事件的出現(xiàn)概率，并在實現(xiàn)信息化、科學化管理工作的同時，改善高壓供電系統(tǒng)工作的安全穩(wěn)健狀況，為提升電能利用效率和品質(zhì)水平創(chuàng)造了基本的技術(shù)條件；而從業(yè)務角度來看，這項技術(shù)手段的運用和開展可以給使用者提供良好的用電體驗，在降低了安全事故的基礎(chǔ)上也極大地降低了對電力工業(yè)和整個經(jīng)濟社會工業(yè)發(fā)展帶來的損失；從具體發(fā)展作用上，這項在線監(jiān)測技術(shù)的問題主要表現(xiàn)在金屬護套環(huán)流、接電線老化、告警狀態(tài)三方面。

一是在對金屬材料護套環(huán)流的網(wǎng)上檢測中，由于利用連續(xù)性的網(wǎng)絡(luò)檢測技術(shù)對金屬材料護套的接觸電壓及工作狀況經(jīng)過了對比分析，能夠比較合理地確定金屬材料護套結(jié)構(gòu)的絕緣狀況，并在不更改線路連接方法的同時進行檢測工作。

二是接地線的老化狀況也是技術(shù)監(jiān)控的重點項目，尤其是在老化而產(chǎn)生的環(huán)流突變時務必需要利用互聯(lián)網(wǎng)的信息化優(yōu)勢，在第一時間內(nèi)把故障情況的準確數(shù)據(jù)及時上報到值班人員手上，以提高線纜運維中業(yè)務管理員的現(xiàn)場監(jiān)管狀態(tài)。

三是形成狀態(tài)預警系統(tǒng)，是實現(xiàn)監(jiān)測技術(shù)直觀性特點的關(guān)鍵組成要件，在這種技術(shù)條件下，能夠?qū)⒈O(jiān)控歷史數(shù)據(jù)進行總結(jié)并整理出規(guī)范性的數(shù)據(jù)參量區(qū)間，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)處于閾值的情況，即可在智能化管理系統(tǒng)中在第一時間作出反應，并將智能安全檢測信息及時匯總到監(jiān)測平臺的部署后臺中，使管理人員能夠在技術(shù)軟件中，利用WEB 客戶端進行狀態(tài)預警信息查詢。

3 高壓電力電纜故障護層電流計算

3.1 基于交叉互聯(lián)接線模式的電流計算

在插頭設(shè)有接地箱和同軸電纜，由此能夠進行交叉互換。同軸電纜主要是由軸心相似的絕緣導線所組成，因此一般被使用于連接。而使用該線纜是為了有效減少短波阻抗以達到減少電流下降的效果。經(jīng)過對同軸電纜的合理使用，還能夠使連接線路具有更好的抗干擾能力。根據(jù)線纜段保護層厚度，一般利用線纜導線層和互聯(lián)箱進行相連，之后再利用金屬片層實現(xiàn)交叉換位。但根據(jù)這些連接方法，如果需要進行一定的護層電流折算較為麻煩。

3.2 由接頭松動造成的開路故障

接頭松動是指一個普通的電纜系統(tǒng)故障，造成這種問題是在安裝操作中的不規(guī)范或受到了某種外力破壞。在這種故障情況下，因為在正常條件下電源回路無法實現(xiàn)閉合，所以故障區(qū)域的保護層厚度輸出電壓將變成零。

3.3 互聯(lián)箱進水

我國部分地方夏季降雨相對較多，因此所有設(shè)置在隧道中的電纜及附件有相當概率會產(chǎn)生進水問題，而一旦互聯(lián)箱發(fā)生破損則其附近的水域便會滲入至箱內(nèi)，導致護層保護器被水淹沒從而形成短路等故障。因為，內(nèi)部水域成分有一些差異，所以阻力也有所不同，但是對污水來說，其電阻率一般都較低而且互聯(lián)箱的內(nèi)部水域在滲漏后仍然繼續(xù)連通，即使內(nèi)部水域的實際使用覆蓋面也已遠超深度，所以水電阻也是可以不考察的。因此，一旦保護箱內(nèi)被水淹沒，容易造成接地問題，相當于把保護層厚度的二端都連接,從而大幅提高了感應電流。

3.4 接頭預制件被擊穿

一旦電纜連接中的預制件被擊穿，不但會使與保護層垂直連通破壞系統(tǒng)，而且還會增加保護層的厚度電壓，并且還會急劇提高保護層的厚度電壓從而導致預制件迅速升溫。由于連接器并不是很好的冷卻散熱環(huán)，因此任何預制件過熱作用都會產(chǎn)生一些隱患。當預制件被全部擊穿之后產(chǎn)生感應電流，但當中只有一個控制電路的輸出電壓不會變化。

4 高壓電力電纜形成故障的最重要因素分析

高壓電力電纜是輸電唯一有效手段，覆蓋面廣，干擾區(qū)域?qū)挕Ｈ绻l(fā)生問題將會干擾一個地方的正常電能。高壓絕緣電纜護層在輸電系統(tǒng)中存在著很大的壓力，而且輸電系統(tǒng)一經(jīng)啟動，在檢修階段的其余時間幾乎滿負荷，同時又非常容易遭受外界環(huán)境影響，從而形成事故造成供電中斷。根據(jù)實際的具體情況加以分析，造成線路產(chǎn)生問題的因素可以總結(jié)為三個，即工作條件、設(shè)計問題和質(zhì)量缺陷。形成供電問題的主要因素包括：

4.1 運行環(huán)境的特殊性

高壓電纜保護層的厚因為供電輸送需要，部分修建在比較偏僻的郊區(qū)，所以工作環(huán)境也相當惡劣。但是由于高壓電纜保護層厚正在長期的工作中并且承載的電流量較大，加上周圍環(huán)境的干擾，還有自然原因及人為因素，如果沒有有效的監(jiān)測和保護，長時間狀態(tài)下非常容易產(chǎn)生故障。例如我國部分地區(qū)雨水量大并且長時間使用，使得設(shè)備的使用年限大大降低，這樣一來就造成了雨水進入線纜交叉互聯(lián)箱，易發(fā)生電纜護層短路或失效的情況，從而形成了電氣問題。

4.2 施工中出現(xiàn)了隱患

在進行高壓電纜護層的敷設(shè)和安裝時，因為安裝技術(shù)人員的忽視，在后期運行的過程中也易發(fā)生故障，例如線纜連接松動問題，即因為在建造過程中施工人員的大意所造成的故障。而在交叉與互聯(lián)線纜部署的過程中，連接部分也極易在后期應用中松動，因無法建立有效的閉合電路，從而造成了斷路的故障。

4.3 光纜保護層厚度存在產(chǎn)品質(zhì)量問題

因為光纜保護層厚度量產(chǎn)的特殊性，所以無法做到全部的光纜保護層厚度都可以滿足質(zhì)量標準。必須確保總體的品質(zhì)到達國家標準之上，因為這樣在輸電運營的整個過程中極易形成電纜護層老化等問題。再加上環(huán)境所造成的不利因素，極易導致故障形成。除去上述以上的主要因素以外，壓力和電流的影響也會影響電纜護層的絕緣性，從而造成故障的發(fā)生?？梢钥闯?，在高壓電纜中電流產(chǎn)生故障的因素很多，但是大部分的因素都被歸于電纜保護層超負荷運行。因為超負荷運轉(zhuǎn)會造成電纜工作溫度迅速上升，使最外層的絕緣層擊穿后產(chǎn)生電流故障[1]。

5 高壓電纜護層電流在線控制及故障診斷

通常情況下，因為電壓傳遞的特點，一個普通高壓電纜的總長度一般在公里以上。因而要獲得穩(wěn)定的高壓，則保護層內(nèi)電壓的值也會增加。為減小其產(chǎn)生的負面影響，一般采取電纜交叉互聯(lián)的方法來減小電壓值，以便實現(xiàn)保護電路的目標，但對于在線檢測系統(tǒng)和故障診斷技術(shù)的使用，還必須根據(jù)不同的故障狀況來分類。

5.1 對高壓電纜護層電流的在線檢測原理

在線檢測應用到的軟件系統(tǒng)組成主要涵蓋以下幾部分：電子傳感器部分、溫度檢測系統(tǒng)和電腦中控系統(tǒng)等。當利用互聯(lián)網(wǎng)對電纜護層進行監(jiān)控時，計算機在網(wǎng)絡(luò)中控系統(tǒng)起到了最主要的功能，包括與其他系統(tǒng)監(jiān)控模塊實現(xiàn)功能上的銜接，以協(xié)調(diào)不同網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分布。通過將各種傳感器捧布設(shè)在各個地方高壓電纜保護層厚度內(nèi)的各個區(qū)域上，將所采集的信息進行簡單的處理，運行情況中包括了環(huán)境溫度、壓力參數(shù)、發(fā)電量參數(shù)等是否符含有關(guān)要求，從而可以做到了對電纜護屋運營情況的即時監(jiān)控，同時如果發(fā)生了電氣故障也便于第一時間發(fā)現(xiàn)問題所在，從而明確電氣故障發(fā)生的原因并能夠有效提高電力搶修的能力，為現(xiàn)場問題的及時處理提供了保證，節(jié)省了人力同時又節(jié)省了時間成本，可謂一舉二得。

值得注意的是，在實際的電流在線檢測中，通過分析電流數(shù)據(jù)是簡便也是高效的方式。通過將鉗子形狀的電壓感應器放入電纜保護層中，雖然幾乎所有故障的因素都將影響電壓的數(shù)據(jù)，但由于環(huán)境溫度等變化都可能與外部溫度有關(guān)，影響變量也較多，因此將電流數(shù)據(jù)與正常值比較將可以有效節(jié)省后續(xù)的數(shù)據(jù)分析過程[2]。

5.2 高壓電纜電流在線監(jiān)測診斷方式

在高壓電纜的在線檢測中，可利用檢測電流和其他數(shù)據(jù)對在線工作狀況做出評價，檢測的方式多種多樣，以下為常見的在錢診斷檢測方式：

脈沖監(jiān)測法也是其最重要的工作方式一種，它主要是利用脈沖檢測器所放出的由脈沖波反射回來的電磁波來完成檢測判斷管理工作，當脈動波碰到波阻時就會把部分波反射回去，再利用信號波形感應器的信號采集，把波的反射路徑在陰極射線示波器上加以放大顯示，得出相應的波形速率和反映持續(xù)時間，從而可以推算并得出線纜故障情況的出現(xiàn)點，也可以進行故障情況的精確定位。但在采用此方法的工作過程中，必須考慮光纜插頭及其線纜以外的金屬材料管材也會生成波形反映，所以若要達到正確發(fā)現(xiàn)故障情況，了解有關(guān)的專業(yè)知識和經(jīng)驗是必不可少的。也只有在充分認識的前提下，對故障的正確定位才變?yōu)榭赡躘3]。

上文提及溫度也可以視為在線檢測的關(guān)鍵技術(shù)指標，在高壓電纜電流中溫檢測也是除去操作外的常規(guī)方式之一，而高溫檢測的最大優(yōu)點就是可以精確掌握線纜的材料絕緣狀況，從而在當環(huán)境溫度超過故障多發(fā)點時可以準確算出電路的電流負荷，并根據(jù)光時域反射的基本原理提出了廣泛的故障多排技術(shù)。

電橋檢測方法在高壓電力電纜的檢測中可以起到較大作用，這項技術(shù)通過檢測電阻值，將故障電阻值下的數(shù)值加以統(tǒng)計，從而判斷短路故障接地的發(fā)生位置，這項技術(shù)可以應用于相間短路故障和接地故障的倩況，在實際條件下最好還可以選用適當?shù)幕貥蚍绞剑ㄟ^確定線纜長度和電流的比例，并根據(jù)相應的科學原理，把接地和短路故障中的電阻值引入到電橋傳輸電路中進行比值的統(tǒng)計[4]。

局部放電信號檢測法是運用信號釋放實現(xiàn)檢測的方式，其運用于對電纜絕緣體微孔的信號釋放，通過檢測外界絕緣介質(zhì)傳輸?shù)募夹g(shù)參數(shù)來實現(xiàn)檢測。這一檢測方式為在線檢測提供了方便，當獲取的信息超過30萬Hz 時，可以使用互感器的耦合來實現(xiàn)信息的采集，其好處就是信息的采集相比于光纜內(nèi)部信息的采集更加方便。此外在監(jiān)測接地類型的線纜故障中，由于單電芯的電纜護層很易于形成磁力鉸鏈的狀況，進而危害感應電流。想要消除這樣的狀況，就必須把所有接地措施都投入到監(jiān)測的工作過程中來，做好護層的保障工作，使故障監(jiān)測系統(tǒng)可以得到更準確的信號資料，為今后的電力維護提供必要技術(shù)工作[5]。

5.3 避免故障發(fā)生的建議

在一般情況下，有關(guān)部門只提供安全維護措施，就可以在一定范圍中將電流故障的發(fā)生率限制在合理的范圍以內(nèi)，因此電力有關(guān)部門要培訓專門的高壓線電流檢測診斷人員，而檢測診斷人員在對出現(xiàn)的電流故障原因作出了深入探討之后，也要注意運用正確的處理辦法正確的查找到電流故障形成的主要因素，從而及時制訂有關(guān)電流參數(shù)規(guī)范，并提出故障預防，以做好保障工作。只有在進行故障檢測和分析條件下，才可以確保高壓電源的穩(wěn)定性。

6 結(jié)語

總體來說，由于高壓電力電纜中出現(xiàn)的問題主要是由各種原因造成的，所以檢測和判斷工作并不能一概而論，必須針對實際情況選用正確的辦法來加以處理，在解決故障的過程中，有關(guān)人員也要注意充分利用合理的、高科技的技術(shù)手段解決，以保證電力供應在第一時間內(nèi)獲得合理恢復。