电力电缆故障诊断技术在智能电网中的应用研究

电力电缆故障诊断技术在智能电网中的应用研究

为满足社会生产需求，我国电网建设规模不断加大，相应的逐渐有更多新型技术被应用其中。电缆作为电网建设的基础，一直以来都是研究的要点，不断有新兴技术与材料被应用到电缆制造中，并取得了良好的效果。从电网建设现状来看，电缆网络日益复杂，受生产质量、施工行为以及后期维护等因素影响，使得电缆在运行过程中出现各种故障。为提高电网运行安全性，必须就常见故障进行有效诊断，并采取相应的措施进行优化，文章就此方面内容进行了简要分析。

标签：电力电缆；故障诊断；智能电网

引言

现代电力能源关系到人们日常生活与生产等各个方面，因此一旦发生电力事故极有可能造成严重后果，务必快速定位故障并进行修复。目前电力系统故障修复主要分为两个部分，即电力故障诊断以及故障的修复。智能电网系统主要是指依据SCADA信息对电力网络系统进行拓扑分析，并明确故障的内容以及具体故障点。整个故障修复过程涉及大量的逻辑判断，需要建立复杂的数学模型，从而快速定位故障并准确做出处理。电力电缆故障诊断技术已然成为现下电网系统的主要技术之一，因此有必要对电力电缆故障诊断技术进行探讨。

1电力电缆故障产生的原因

从整体角度分析，电力电缆故障发生对人们的生活造成重大影响，为从根本上改变这一现象，则需对故障产生的原因加以分析，其中原因类型包括以下几点。第一是绝缘介质老化变质，因为电缆负载运行一段时间之后，尤其受到电力负荷的影响，绝缘保护介质会产生热效应与化学效应，对性能造成影响，甚至还会丧失绝缘能力；第二是电力电缆过热，其中导致过热的原因众多，比如像电缆内部气隙游离，导致局部热量急剧增加，绝緣材料出现老化，或者是电缆超负荷运行，未得到有效散热，比如地埋电缆不具备良好的通风条件，所以因为温度过高而导致材料老化严重；第三是机械损伤，导致机械损伤的原因有三种，其一是受到外力的破坏，比如在施工过程或者运输过程中发生意外损伤，对电缆造成影响，其二是敷设造成损坏，尤其是过大拉力作用下，绝缘材料出现损伤，或者保护层发生损坏，其三是自然力的作用，在受到自然压力下两端的接头会出现膨胀电缆，护套开裂，并且还会受到气候变化的影响，产生自然缩涨；第四是过电力电缆的绝缘层设备会受到电压承受压力，在大气过电压运行情况之下，如果超出限度，则会导致绝缘层击穿，有非常多的故障是因为在室外环境下电缆终端头过电压引发的，甚至还会产生安全事故；第五是材料缺陷，比如像电缆缺陷，或者电缆附件缺陷，以及绝缘材料缺陷，无论哪一种缺陷，均会导致电力电缆故障的发生；第六是护层受到腐蚀，因为在电解液以及化学作用下，电缆外的铅包容易发生腐蚀，护层的腐蚀也会因为发生因素程度不同而出现细孔。

2电力电缆常见故障分析

2.1责任区分

从责任角度对常见故障进行区分，主要包括人主观行为、设备客观故障、正常运行损毁以及自然环境因素等几个方面，其中结合电力电缆运行特点进行分析，主要故障为正常运行损毁以及自然环境损毁。

2.2性质区分

按照性质对电力电缆故障进行划分，则可以分为低阻故障、高阻故障、断线故障、断线接地或短路故障、泄露性故障以及闪络性故障等，不同故障表现形式不同，产生的原因也存在很大差异。第一，低阻故障。所谓低阻故障即当将电缆为一芯或者数芯时对地绝缘电阻，以及芯与芯之间绝缘电阻地域10Zc时，导体具有良好的连续性能。对电缆运行状态进行分析时，因为10Zc只是专业经验数值，并不能作为精确数值进行研究，因此在确定电缆是否存在低阻故障时，可以选择用低压脉冲法进行检测。第二，断线故障。断线故障是电网运行中比较常见的电缆故障，即在运行过程中电缆芯正常，却存在一芯或者数芯导体不连续的情况，需要结合实际情况来进行分析，并采取合理的措施进行优化。第三，高阻故障。所谓高阻故障即电网运行时，电缆一芯或者数芯对地绝缘电阻，或者是电缆芯与芯之间绝缘电阻值过小，并且导体具有良好的连续性能。

3电力电缆故障诊断技术的应用

3.1震荡波检测技术

震荡波检测技术是目前应用较为普遍的离线电缆局放检测技术，其基于对充电后经过系统检测回路的电缆放电电流中的脉冲信号的诊断分析，可以对电缆中的放电情况以及故障点进行判定。该技术多用于附件缺陷诊断以及带绝缘屏蔽机构电缆的检测。该技术同时也是当下国际上应用最为先进的技术手段，可以实时准确地判定电缆当下的健康状况，并及时发现安全隐患，及时预警，为电缆长期可靠地运行奠定基础。首先，对于需要检测的电缆进行直流加压，直至电压值达到预定值；其次，合上高压固态开关，利用设备电感以及被检测电缆的电容产生谐振，在被检测的电缆终端得到阻尼震荡电压。综合分析电缆运行等信息，整个检测技术利用固定电感与被检测电缆形成的阻尼震荡回路，利用配置保证电压震荡频次与工频频次相符。通常局部放电所得到的电脉冲信号频谱较宽，可以达到几百兆赫兹，因此可以在获得尽可能多的放电信息的情况下，可靠地过滤现场的干扰信号，有助于电缆局部放电的检测以及在线监测。目前应用最为广泛的脉冲电流法主要采用局部放电信号频谱内的低频段区间，来避开无线电信号，使得信号中所存在的信息量较少，抗干扰能力较低。近些年超高频检测方法应用越来越普遍，超高频的优势在于可以有效避开几百兆赫兹以下的信号干扰，从而得到较好的信噪比。但实际因为局部放电能量主要分布在几百兆赫兹以内，超高频的效果并不理想，往往比较难进行局部放电的定量以及模式判定。此外，该方式对于绝缘内部气隙放电的诊断效果也并不理想。

3.2电桥检测法

所谓的电桥检测法主要是指在电缆中要利用双臂电桥测量出流经新线的电流阻值，然后对电缆的长度进行测量，严格按照电阻与电缆长度之间所存在的关系，对电缆之中所存在的故障点加以计算，其中在应用电桥检测法对故障进行诊断的时候，需要多角度分析，尤其是要对短路点接触加以诊断，对小于一欧姆的电缆芯线间的短路接触阻值进行计算，要将故障的误差保持在三米以下，其中需要注意的一点是对于超过一欧姆故障连接处阻值的故障，则需要应用高电压烧穿技术，将其电阻下降到标准数值以下，然后继续利用电桥检测法进行测量。从本质上分析，利用电桥检测法对电力电缆故障进行诊断，可以提高精度测量，减少电桥连接线。

3.3阻抗法

阻抗法最大的特点是操作简单，同时与经典法有着很深的渊源。这种测试方法是通过电桥比例和平衡进行推算。这种方法的缺点就在于复杂的故障和电缆阻力过大时无法顺利进行测量，它的优势就在于测量误差小。对于其适用性差的特点，目前已经有了相应的解决措施，这种措施虽然能增强其适用性，但同时也会增强其信号干扰和误差。

结语

在电缆运行当中，电缆芯线之间，芯线与地之间均匀分布电，并且电容量与电缆长度之间有着线性比例的关系，利用电容电流检测法可以对电容电流的数值加以确定，并将断线与完好新线之间的电容比进行分析与对比，从而利用公式找出故障点。总之，在当前城市建设过程中，电力电缆故障问题需加以关注，并分析故障产生的原因与类型，采取有效的诊断技术，以此做好诊断与处理，快速找出故障发生的点，保证用电的正常、稳定。

参考文献：

[1] 屈光宇，沈菲，陈彤妍.高压电缆故障分析及检测方法研究[J].能源与节能，2017（02）：50-52.

[2] 王传旭.高压电缆故障分析及其状态检测技术[J].电气技术，2014（09）：70-73+77