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电力电缆诊断检测技术综述

电缆环流监测装置 2020-02-06 技术论文 1206 ℃ 0 评论

摘 要 电力电缆能够长时间可靠运行于电力系统且其隐蔽耐用的特点利于美化城市,因此电缆供电在电力系统中得到了广泛的引用。但随着电缆运行年限的延长以及用户用电负荷的逐年增加,各种原因引起的电缆故障也越来越频繁。由于电缆线路铺设的隐蔽性及测试设备的局限性,一旦发生故障,寻找起来十分麻烦,往往需要花费大量时间以及人力物力。因此电缆状态监测及状态检修被学者提出并开始应用于电力电缆的运行维护中。关键词 电力电缆;诊断检测技术;综述,孟磊 邵博文 李晓东国网河北省电力公司石家庄供电分公司 河北 石家庄 050000
前言
随着经济快速发展,金属冶炼行业、机械制造业以及矿业开采对用电需求逐步增加,电力电缆的需求日益增长,电力电缆输电的优点在于占地面积小、节省空间、维护工作量小,有利于功率因素的提高,在各个领域得到广泛的应用。随之而来电力电缆故障后,如何快速准确地判断、查找故障点,为电缆检修工作提出新的要求,成为供电部门越来越重视的问题。
1    电力电缆的构成
电力电缆是在其绞绕的几根绝缘导电芯线外,直接包装绝缘层和内外保护层。其中内保护层是用来保护电缆的绝缘层,外保护层的构成材料主要有钢铠、麻被、外覆沥青、塑料护套等。电缆的中间接头或者终端接头通常由环氧树脂和绝缘胶制成[1]。
2    电缆故障产生的原因
第一,电击穿机理分析。这里高电压绝缘电缆介质中的自由电子,在碰撞中产生足够大的电场,自由电子与中性分子会产生激发的电子和游离离子,在强电场作用下新的电子和正离子的能量,和分子的相互碰撞,这个过程周而复始,电缆绝缘击穿形成导电通道,出现故障点故障电流的“雪崩”。电缆损伤时常用的试验方法,也称为破坏性试验。
第二,热击穿机理分析。电缆绝缘介质的介电损耗长时间保持温升,温度升高时发散热量比周围的热更快,热产生的电场的作用下,温度逐渐升高,随着温度的增加最终使周边绝缘材质焦化、裂纹和部分点熔断甚至导致电缆保护层击穿。热击穿通常发生在电缆通电时,这是由电场引发的很长一段时间[2]。
3    电力电缆故障类型
3.1 低阻接地或短路故障
电缆线路中其中一相导体对地或其中几相导体对地或不同相导体之间的绝缘电阻值小于正常值较多,即电阻值低于10Zc( Zc为电力电缆波阻抗),但是导体连续性良好。常见类型有单相接地故障、两相接地故障、两相短路接地故障、三相短路接地故障等。
3.2 高阻接地或短路故障
与低电阻接地或短路故障相似,但区别在于接地或短路的电阻大于10Zc而相导体连接良好。常见类型有单相接地故障、两相接地故障、两相短路接地故障、三相短路接地故障等。
3.3 开路故障
电力电缆不同相导体的绝缘电阻虽然符合规定,但是通过电缆的连续性试验证明其中一相或者其中数相导体不连续,或尽管还未断开但是工作电压不能传输到终端,或终端有电压存在但其负载能力较差。常见类型有单相断线故障、两相断线故障、三相断线故障。
3.4 闪络故障
低电压运行时绝缘状态良好,但电压升高到一定值或在某一较高电压状态持续运行一段时间后,电缆出现瞬时击穿现象称为闪络故障。常见类型有单相闪络,两相闪络、三相闪络。
4    故障电缆性质的诊断及分类
4.1 故障绝缘情况测试
故障电缆检测前首先要用500V兆欧表测量电缆各相线对地、对金属屏蔽层之间的绝缘电阻,如果阻值过小,兆欧表读数显示接近“零”位时,可改用万用表进一步测量,当电缆故障线芯对地或相间绝缘电阻达到几十兆欧,甚至于更高电阻值时,可考虑电缆存在闪络性故障。
4.2 电缆芯线的情况测试
用万用表的电阻挡测试芯线或金属护套的连续性,检查电缆中间是否存在开路现象。或直接用测距仪中的低压脉冲法测试,看是否有开路的波形存在。
5    电缆故障测试方法的选择
寻找电力故障源的方法必须与故障性质相适应,不能盲目选择测寻方法。在粗测前必须首先确定故障的性质和发生故障的原因,这样才能在最短的时间内找到故障源,同时不损坏检测设备,因为不当的测寻方法会损坏测试仪器。主要是确定故障电阻是高阻还是低阻;是否为短路断线,是单项还是多项等。
5.1 低电阻故障测试
低压脉冲测试方法,如果能够清楚地识别小阻抗故障点波形,属于小阻抗故障,另一方面,超过近千欧姆的电阻值的临界点时,则属于大阻抗故障。该类故障不论单相或多相短路并接地,都可选用低压脉冲法、脉冲电压法或脉冲电流法测试。
5.2 高阻故障测试
指电缆单相线或多相线对地绝缘阻抗近千欧姆,低于正常值;相线之间阻抗近千欧姆,低于正常值。该类故障发生概率较高,据统计约占电缆故障的80%左右。通常采用脉冲形式电流及电压法进行测量,若故障点受潮或进水,用低压脉冲方式的比较法也能测量出故障距离,此类故障使用直流电压法无法查找故障点。向该类故障电缆中施加合适的高压脉冲时,人员在数十米之外,可听到故障点伴随火光放电噪声,采用声磁同步法对高阻故障判定较为有效。
5.3 开路故障测试
指电缆芯线导体开路或者金属护套受损的情形。这种故障一般与接地电阻有关,简单的电路故障不常见,故障通常采用低压脉冲法;脉冲电压法或测试脉冲电流法,当接地电阻高时,用双脉冲试验。
5.4 闪路故障测试
就是电缆的单相线或多相线对地绝缘电阻或相线与相线之间的绝缘电阻值特别高,当网络出现过压达到一定值时,或在直流预防性试验电压达到一定值时,出现绝缘击穿突然放电的现象的故障。故障点多次施压直流电压后,可能转化为高阻故障,所以在实际测量中还是采用二次脉冲法或脉冲电压法和脉冲电流法中的冲击方式测试故障点为好。这类故障用脉冲电流或电压法(直闪方式)测量较好,类似故障情形很少发生。
6    结束语
由于社会的不断发展,使得我国的电缆技术也在逐渐变化和进步,很多新涌现出的技术开始逐步应用到实际领域当中。不过显然,相关的各类技术并不能攻克全部电缆故障问题,应该在实际的处理当中,利用相对精确度高一些的故障距离检测方式,以便在缩短维修故障时间的同时,让其产生的危害影响最小化。
参考文献
[1] 曹维国,赵江,韩旭.浅谈电力电缆绝缘性试验[J]科技视界,2016,(3):261.
[2] 袁刚,戴庭勇.当前电力电缆故障探测及运行维护的探讨[J]中国新技术新产品,2013,(2):132.

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