交联聚乙烯电力电缆故障原因分析与定位技术探究

交联聚乙烯电力电缆故障原因分析与定位技术探究
【摘要】电力电缆是供电网络中非常重要的组成部分，供电网络中的电力电缆的种类是多种多样的，其中交联聚乙烯电力电缆由于其材料的特殊性，具有诸多优良性能，在供电系统中的应用非常广泛，在其长期的运行过程中，由于受到各种因素的影响，出现各种各样的故障是难以完全避免，做好其故障分析与定位是非常必要的，本文就主要对其故障分析与相关的故障定位技术进行简单分析。

【关键词】交联聚乙烯;电力电缆故障;定位技术
引言
随着市场经济的快速发展，社会对电力需求不断增长，并且对于供电质量提出了更高的要求，保证供电系统运行的安全、稳定性是非常重要的，与其他材料的电力电缆相比，交联聚乙烯电力电缆具有绝缘性能良好、电气性能好等诸多的优点，这使得其在供电网络中具有广泛的应用，在其运行维护工作中，及时做好相关故障的分析与定位是非常必要的，本文就主要针对此予以探讨。

1.交联聚乙烯电力电缆的故障分析
在交联聚乙烯电力电缆的敷设过程中，其绝缘性能容易受到运行环境的影响，恶劣的敷设环境容易引起交联聚乙烯电力电缆中出现水树，这会使得其绝缘性能有所降低，导致交联聚乙烯电力电缆出现绝缘老化的因素多种多样，主要表现为两方面因素的影响，一个是化学因素，另一个表现为电气因素。

化学老化主要是指由电力电缆所处环境因素导致的老化，在电力电缆的敷设过程中，如果环境中存在石油等化学物质，会引发聚氯乙烯护套出现膨胀，其中硫化物对电力电缆的绝缘性能影响最大，硫化物能够穿透电缆的绝缘层，与铜导体接触产生化学反应，在该过程中所生成的氧化铜是从里面向护套蔓延，如同水树一样，所以也常将这种老化情况成为化学树;交联聚乙烯电力电缆受到化学因素的影响产生的老化有游离放电老化与树老化两种，游离放电老化主要产生在绝缘层与屏蔽层的间隙中，在这些部位出现游离放电，会侵蚀绝缘体，导致出现绝缘老化现象。

在对电力故障进行分类时，如果将其表现形式作为主要的分类依据，那么主要表现为串联故障与并联故障两种类型，其中故障率比较的有：两相对地故障、一相对地故障与一相断线并接地故障几种。

不同的故障分类标准中，故障的类型具有一定的差别，我国常见故障划分为：相间故障、开路断线故障及接地故障几种类型。

对电力电缆的故障原因进行分析，电力电缆在长期的运行过程中，受到内外部环境因素的共同影响，已经出现老化现象的电缆会出现击穿或者是绝缘被破坏的现象，这就会引发故障的出现，总结常见的导致电力电缆出现故障的原因，主要表现为：机械所导致的电缆损伤、护层中出现一定程度的腐蚀、设计与制造工艺有待提升、过电压的影响、直流耐压试验、材料缺陷、绝缘受潮、过热等。

2.交联聚乙烯电力电缆故障定位技术
在交联聚乙烯电力电缆故障定位过程中，目前常用的定位技术主要有两种：离线定位技术与在线定位技术。

其中的离线定位技术中，比较常用的有：低压脉冲法、冲击高压闪络法、电桥法、直流高压闪络法、二次脉冲法等。

相对于离线故障定位技术，近年来，在线故障定位技术的发展非常的迅速，并且具有非常好的应用效果，在线故障定位技术中，综合了各种先进技术，能够实现电力电缆运行状态的实时监测。

3.双端量与GPS电力电缆故障定位技术分析
在电力电缆故障定位技术的发展过程中，过去常应用行波定位原理进行分析，在长期的发展过程中，各种理论与技术水平不断进步与发展，逐渐形成了双端量与GPS电力电缆定位技术，该技术在故障定位的过程中，主要是通过故障浪涌信息朝电力电缆的两侧传送时间的差异性来进行判断，在实际应用中，要想保证其故障定位的准确性，就需要电缆两侧的时间能够保持高度一致，可以应用GPS全球定位系统中的原子钟对时间基准问题实施调整。

对双端量的故障定位技术在交联聚乙烯电力电缆故障定位中的应用原理予以简单分析，在交联聚乙烯电力电缆运行过程中，一旦出现相应的故障，就会有行波源产生，在这种情况下，可以应用叠加原理对故障后的网络开展研究，相当于在供电网络中的故障点添加了一个电压源，并要保证电压源的电压值与故障部位出现故障前的电压保持一致，并且两点之间的相位差值为一百八十度，将该电压源应用来进行表示，将其称之为附加电源，有该附加电源的帮助，能够保证两侧传送的行波在电力电缆线路中出现。

在对行波的传送原理进行分析时，借助于交联聚乙烯电力电缆的金属性接地事故来实施分析，通过上文中的分析，有了附加电源的帮助，能够促使电力电缆的中的电流行波与电压行波都向两侧活动，在到达电缆的末端位置时，由于存在波阻抗，会导致行波出现发射现象，并会在回到故障位置之后再次进行发射，这种现象会持续进行，直到到达故障位置之后才能保持稳定，如图1所示：
图1 双端量电力电联故障定位原理图
上图中，假定电力电缆两侧的点为M、N，那么其两处的电压计算式如下式所示：
上式中，表示的含义是M点的行波发射系数;表示的N点的行波发射系数;表示的含义是：故障行波从故障位置运动到电缆M侧的传送时间;表示的含义是：故障行波从故障位置运动到电缆N侧的传送时间。

从以上的计算公式中可以看出，电力电缆中一旦出现故障，会有一个行波的波头到达电缆的两侧，但是电流行波与电压行波的具体表现是具有较大差别的，一般情况下，的值是负实数，电流行波中的反行波与前行波是相互交叠的，这样才能使得电流行波加强，电压行
波的值变小。

通过分析比较发现，电流行波定位方式与电压行波故障定位方式相比，更加的灵活，电流行波网格示意图如图2所示：
图2 电流行波网格示意图
从图2中可以看出，当故障发生在F位置上时，电流行波会出现反射现象，值得注意的是，如果故障位置的接地电阻值不为0，就很容易出现透射现象。

对故障距离的计算予以简单分析，从上图中可以看出，在行波抵达电缆两侧时，说明电缆两侧与故障位置之间的距离，如果第一次行波抵达M与N的位置时的时间值为，那么将M点距离故障点的距离表示为，N点距离故障点的位置表示为，假定电磁波在电缆中的传输速度表示为V，电力电缆的长度值表示为L，那么得到故障距离的计算式为：
在各个相关参数值已知的情况下，就能够通过计算得到故障行波到达电缆两侧的时间，就能够计算出电缆两侧距离故障点的位置，那么就能够对相关故障实施准确定位，在实际的计算过程中，电力电缆两侧的时钟的同步情况与计时精度对定位误差具有一定的影响，在实际的计算过程中，需要综合考虑各种因素，对定位误差予以综合的考虑。

由上文中的分析中可以看出，双端量与GPS的电力电缆故障定位不仅具有安全可靠的工作原理，并且其在开展故障定位过程中所需要应用到的电流行波是很容易得到的，其故障定位工作受透射波的影响不大，并且其波形的分辨工作是非常容易的，能够实现交联聚乙烯电力电缆故障的快速定位。

4.结束语
交联聚乙烯电力电缆在其运行过程中，出现各种各样的故障是难以完全避免的，做好其故障分析与故障定位技术的研究是非常必要的，本文就主要针对此进行了简单分析探讨，对于实际的故障排查工作具有一定的参考价值。

参考文献
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