电力电缆故障诊断技术在智能电网中的研究

电力电缆故障诊断技术在智能电网中的研究

发表时间：2017-12-30T17:57:21.783Z 来源：《电力设备》2017年第25期作者：隋明超

[导读] 摘要：电力电缆在电力系统中作为电力传输的通道，以及连接各种电气设备等作用，运用越来越广泛，在电力电缆故障发生时，迅速、准确地确定电力电缆的故障点，是电力企业的难点。

（国网冀北电力有限公司承德供电公司电缆运检室）

摘要：电力电缆在电力系统中作为电力传输的通道，以及连接各种电气设备等作用，运用越来越广泛，在电力电缆故障发生时，迅速、准确地确定电力电缆的故障点，是电力企业的难点。随着智能电网的不断发展，对电力电缆故障诊断技术也提出了更高的要求。基于此，本文主要对电力电缆故障诊断技术在智能电网中的研究进行分析。

关键词：智能电网；电缆故障；诊断技术

目前我国经济快速发展，社会正在朝着现代化、智能化方向发展，社会用电量日益增加，对电力能源的需求不断提升。在这样的环境下，电网的安全、质量及智能化要求也越来越高。在电网中连接各种电气设备、传输和分配电能的电力电缆，安全性能不断提高，维护工作量大大减少，可靠性高，有利于提高电网安全运行水平，在电网中已经得到越来越广泛的应用。

1 造成电缆故障的原因

1.1 长期过负荷运行

电流具有热效应，电缆在长期超负荷通过大量电流时，必然会产生大量的热量导致电缆温度的升高，使电缆绝缘的老化加速，最终造成绝缘击穿。

1.2 电力电缆的机械损伤

大部分电力电缆故障皆是因为机械损伤，有些轻微的机械损伤并不能立刻导致电力电缆故障，往往很长时间才反应出来，不易被人察觉是一个很大的安全隐患。常见的机械损伤有直接受外力作用造成的损伤、敷设过程造成的损伤、自然力造成的损伤以及安装过程造成的损伤四种。第一种损伤主要是指电缆直接遭受外力作用，如挖土、超重等造成的电缆误伤，运输过程中车辆振动造成包裹电缆的铅或铝裂损。第二种是指电缆承受不住过大的拉力和弯曲力，而使电缆保护层损坏。第三种是指电力电缆长时间铺设后在自身重力作用下产生的自然变形造成的损伤。第四种是指安装电缆的过程中对电缆施加的力过大而造成的损伤。

1.3 过热

造成电缆过热的因素有多方面的，既有内因，又有外因。内因主要是电缆绝缘内部气隙游离造成的局部过热，从而使绝缘炭化。外因是电缆过载产生过热。安装于电缆密集地区、电线沟及电缆隧道等通风不良处的电缆、穿在干燥管的电缆以及电缆与热力管接近的部分等，都会因本身过热而使绝缘加速损坏。过热会引起绝缘层老化变质。电缆内部气隙产生电游离造成局部过热，使绝缘层炭化。电缆过负荷是电缆过热很重要的因素。

1.4 绝缘受潮

电缆绝缘受潮后会引起故障。因接头盒或终端盒结构密封不良或安装不良而导致进水。电缆制造不良，金属护套有小孔或裂缝。金属护套因被外伤刺伤或腐蚀穿孔。中间接头或终端头因结构不密封或安装质量不好而造成绝缘受潮。制造电缆包铅（铝）留下砂眼和裂纹等缺陷，也会使绝缘受潮。

2 电缆故障的类型

2.1 电缆接地故障与短路故障

其中电缆接地故障又可分为单相接地故障与多相接地故障。短路故障又可分为两相短路故障与三相短路故障。电缆本体绝缘老化或外力损坏通常会造成这两类故障。

2.2 断线故障

断线故障又可分为断开一相故障与断开多相故障。短路电流或外力损坏通常会造成此类故障。

2.3 闪络故障

闪络故障主要指在电缆通过较高电压时，绝缘会被瞬时击穿，电缆突然泄露大量电流，把通过电缆的电压降低后，电缆又会恢复正常。若运行中的电缆出现此种情况说明电缆内部存在闪络故障。引起此类故障的原因一般是由于接头存在质量问题或电缆本体的制造质量不合格等原因造成的。

3 智能电网中电力电缆故障诊断技术的研究

智能电网中电力电缆故障的步骤为：电缆故障诊断、电缆故障测距和电缆故障定位三个步骤。

3.1 电缆故障诊断

首先确定故障的类型与严重程度，以便于检测人员采取适当的电缆故障测距与定位方法。确定故障电阻是闪络还是封闭性故障；是单相、两相还是三相故障；是高阻还是低阻；是断线、短路还是接地。

3.2 电缆故障测距

在电缆的一端使用仪器确定故障距离。目前，普遍采用行波测距法。低阻与断路故障采用低压脉冲反射法，它比电桥法简单直接。

3.3 电缆故障定位

即按照故障测距结果，根据电缆的路径走向，找出故障点的大体方位来，在一个很小的范围内，利用放电声测法或其他方法确定故障点的准确位置。

4 电缆振荡波局部放电在线监测技术在智能电网中的研究

未来智能电网的建设发展，势必对先进电力电子技术的进一步发展提出新的需求。我国电网网架结构相对比较薄弱，在输电、配电等领域还存在很多需要调节恢复和提升的地方。在此情况下，先进电力电子装置作为重要的系统调控手段，可以用来调节输配电网的潮流分配，增强网架结构，抑制电网故障的传播，并提升电网在各种故障下的“自愈”能力，从而提高我国大电网安全稳定运行水平，更好地支撑经济社会发展。振荡波测试是近年来发展起来的一种离线（停电）电缆局放检测技术，通过对充电后流经系统检测回路的电缆放电电流中脉冲信号的分析与计算来实现电缆内部局部放电量值检测和位置确定，用于带绝缘屏蔽结构电缆全线本体和附件缺陷检测。该技术是目前

国际上较为先进的一种试验测量手段，进行该试验能及时准确地掌握电力电缆绝缘健康水平，将隐患第一时间排查清楚，防患于未然，为后续的电缆网运行管理提供可靠依据。

该系统主要通过检测在高压振荡波传输过程中被试电缆内发生的局放来判断电缆的绝缘状态。首先在被测电缆端加直流电压至预设值，之后闭合高压固态开关，通过设备电感与被测电缆电容发生谐振，在被测电缆端产生阻尼振荡电压。考虑到与电缆运行状态的等效性，系统采用固定电感和被试电缆构成阻尼振荡回路，通过配置使电压振荡频率处于工频或接近于工频。

局部放电所产生的电脉冲信号具有非常宽的频谱，约从数百赫兹到数百兆赫兹，应用宽带脉冲电流法及基于该方法的脉冲分离分类技术，能够在获取尽可能多的放电信息的前提下，又有效地滤除现场的干扰，有利于电缆局部放电的测量和在线监测。

目前广泛使用的脉冲电流法为了避开无线电干扰，主要利用局部放电信号频谱中的较低频段部分，一般为数千赫兹至数十万赫兹（至多数兆赫兹），因此信号中包含的信息少，同时抗干扰能力也较差，在应用于在线监测时尤其明显。而近年来所采用的超高频方法主要测量局部放电所产生的超高频信号（200MHz~2GHz），其优点是躲开了几百兆赫兹以下的现场干扰，信噪比比较高。但由于局部放电能量主要集中在几百兆赫兹以下，超高频部分能量较弱，较难进行局部放电的定量和模式识别，另外该方法对绝缘内部气隙放电的检测灵敏度不高。

运用阻尼振荡波电压下电力电缆模式识别及故障诊断技术，针对振荡波电压下电力电缆的局部放电测量，主要测量放电量为主，建立故障的模式识别。利用脉冲分离技术的抗干扰和多种模式分离方法，快速、准确的判断电缆故障故障，通过智能电网对电缆典型故障库及智能化的综合分析识别，快速、准确地作出故障点的隔离，最短的时间内恢复停电区域的供电，满足智能电网的安全、稳定运行。

结束语：

随着电力电缆使用数量的日益增加，电力电缆所产生的故障在电网故障中也占了一定的份额。智能电网对电缆故障也提出了更高的要求，如何快速、准确地确定故障点位置和判断出故障类型，智能电网如何准确切断故障点，迅速恢复供电，电力电缆智能故障定位已成为电缆运行中十分关键的技术。

参考文献：

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[3]电力电缆故障诊断技术[J]. 何先华.城市建设理论研究，2015（15）

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