电力电缆故障原因与检测技术 孟峥峥

http://www.chinaqking.com 期刊门户-中国期刊网2019/12/18来源:《基层建设》2019年第26期文/孟峥峥 李旭 孟啸啸 胡泉伟 于洋 朱明正
[导读]摘要:电力电缆是对电能进行分配与传输的重要载体, 相较于传统的架空线路而言, 电力电缆具有人力资源投入少、节省空间占用、安全系数更高等优点, 因而颇受业界青睐。

        国网天津市电力公司  天津  300384
        摘要:电力电缆是对电能进行分配与传输的重要载体, 相较于传统的架空线路而言, 电力电缆具有人力资源投入少、节省空间占用、安全系数更高等优点, 因而颇受业界青睐。进入21世纪后, 经济建设的持续稳定发展使城市规模不断扩大, 城市边界不断外延, 城乡一体化进程不断加快, 电力线路建设中, 电缆所占比重也在不断增加, 尤其是在城市中心区域和工矿企业内部供电以及过江海水下电能传输等方面, 电力电缆的优势尤为突出。但是, 电力电缆在广泛应用过程中, 也经常会有各种故障发生, 因此, 探讨电力电缆故障原因与检测技术的应用情况, 对于保障电力电缆工作性能的稳定是十分必要的。
        关键词:电力电缆; 故障; 原因; 检测技术;
        1 引言
        随着人民群众生活质量的提升,社会各界对电力能源的需求量日益增加,这就使得电力电缆得到了广泛应用,其故障率相对较低,能够节省大量空间,无需投入更多的人力资源,具有很强的安全性。在现代化城市的快速发展中,老城区改造事业在不断展开,这就需要电力企业实行改造。因此,电力企业需要合理地诊断并检测电力电缆事故,为电网运行的安全性提供基础保障。
        2 电力电缆故障分类
        各项电力电缆故障并不是同一种类,在未对其进行明确划分的情况下,故障诊断和检测过程中会出现一系列问题。从时间角度进行划分,电力电缆故障主要分为运行故障和试验故障,在电力电缆运行过程中,会因故障问题运行不当,试验过程中还会因电缆绝缘问题出现故障;从故障部位的角度进行划分,需要对电缆中的重要部位进行分类,如本体、中间头、户内头、户外头是常见的故障发生部位。在电力电缆运行过程中,造成故障的原因不仅有人为因素,还有自然环境、绝缘老化和腐蚀等,这就需要根据责任的不同进行划分,短路、开路、接地和其他情况下,都需要确定故障的性质,才能够有效地处理这些故障,减少损失。
        3 电力电缆故障原因
        3.1 绝缘介质变质
        ①长期埋于地下造成的外部绝缘材料发生变化。②接头质量、安装技术等结构不密封造成接头受潮进而引发的绝缘介质受潮。这两种情况都降低了电缆的绝缘水平。
        3.2 缆线过热
        ①敷设于地下的缆线绝缘介质内部存在气隙游离而导致的局部过热。②地下敷设缆线通风不良而导致的缆线过热。缆线过热会加速绝缘介质老化, 影响绝缘效果。
        3.3 机械损伤
        ①不规范施工导致的电缆缆线绝缘介质和保护层受损。②自然因素导致的缆线接头受拉力作用而受损。
        3.4 材料缺陷
        ①生产商对缆线材料选取的不规范。②生产商缆线生产过程的不规范。这2个原因都会给缆线外部的绝缘体留下缺陷, 以至于影响到电力电缆的正常工作。
        3.5 超负荷运行
        经济发展带来的用电量骤增使许多电力电缆处于长期超负荷运行状态, 超负荷运行的直接后果是会让缆线产生大量热能, 加速缆线老化, 降低缆线工作寿命。
        3.6 产品设计不良
        如机械强度不充足、工艺程序缺乏严谨性、防水措施不严密等, 这些产品设计上的缺陷为电力电缆安全工作埋下了隐患。
        4 电力电缆故障检测技术
        4.1 电桥检测法
        电桥检测法又被称为经典电桥法,这是一种长期应用的发展,适用于故障检测的单相接中。电力技术人员将非故障和故障导体进行连接构成小桥,确保小桥处于平衡状态,通过调节电阻实现平衡,随后对其进行测量,利用桥臂电阻比推算测量结果。电桥检测法是一种发展时间长、经典的方式,但已无法满足新时期电力事业的实际需求,逐渐被淘汰。
        4.2 声音检测法
        声音检测法是电缆故障检测中的一种简单方法,其主要是根据电力电缆放电过程中发出的声音,故障检测人员可以根据放电过程中的声音对故障位置进行判断,以此为基础制定故障的解决方案。电力电缆敷设在明处时,放电过程中发出的声音相对较小,极易受外界影响,这就难以利用声音判断故障位置[1]。为了有效地改善这一问题,故障检测人员需要深入分析电缆线的实际走向,利用扩音器放大声音,以此确定故障位置。这种检测方法操作比较简单、测试范围广,但具有很强的专业性,需要由专业人员进行操作。
        4.3 电容电流检测法
        在电力电缆处于工作状态的情况下,电力系统中的线路和设备会有一定的对地电容,在电压作用下会出现电容电流,在电力电缆敷设日益增加、电力设备大量投入运转的情况下,电容电流会不断增加。电力电缆会在缆线长度和电容量之间出现一种关系,其本质是一种线性关系,但电容电流检测法主要是根据线性关系实现的。电容电流检测法常用于电缆中芯线故障的检测,在实际检测过程中,电力技术人员需要测试电缆头部的电容电流,随后测试电缆末端的电容电流,最后对比测试结果中正常芯线和故障芯线的电流,以此为基础确定电力电缆故障位置。
        4.4 跨步电压检测法
        之所以称之为跨步电压, 是因为进行测量时被测量的对象是地面上的两个点间的电场信号, 故而叫作“跨步”。关于跨步电压检测法的工作原理, 则是需要在电缆中加入特殊信号并使之对大地漏电, 以便能够在故障点周围产生电场梯度, 这种电场梯度具有方向性, 其由强到弱。当这种情况发生时, 故障检测人员就可以使用测量工具沿着电缆的路径来测出信号的方向以及幅度, 一般情况下, 应用这种方法是能够比较准确的确定故障的发生点的。之所以要在电力电缆中加入一些特殊信号, 主要是出于对提高设备抗干扰性能的考虑。
        4.5 高频感应定位检测法和红外热像技术检测法
        这是电力电缆故障检测中两种新兴的检测方法, 前者是通过高频信号波发生装置向缆线输入高频电流, 使之产生高频电磁波, 这时安装在地面上的探头就可以循着缆线路径接收到高频电磁场, 并将电磁场的变化情况经处理后通过显示器显示出来, 故障检测人员通过观察显示器上显示数值的大小来判定故障的发生点。后者的应用条件是, 当电力电缆过载致使芯线的温度迅速升高时, 故障检测人员可以将芯线温度变化情况来作为判定故障发生点的根据, 这种检测方法具有不接触电力设备, 不让电力设备停止运行等优点, 因而颇受电力企业偏好。具体做法是先利用红外热像仪对缆线表面进行扫描, 然后通过对温度场分布图像的处理来获得温度场的数值分析情况, 而后再通过对缆线芯线温度的反演计算来实现对它的非接触故障探测。
        5结语
        随着科技的飞速发展和电缆的网络化的逐步推进,加之地埋电缆的运行环境的特殊性,电力电缆日常维护和故障的检测成为电力工作关键的一环,因此,我们要加强电缆的日常维护工作,熟悉电缆在日常运行中出现的故障特征,及时检测排除故障,确保安全生产。
        参考文献
        [1]电力电缆检测技术探讨[J].钱石,王天雷,陈完年,王小东,康献民,王大承.五邑大学学报(自然科学版). 2014(04).
        [2]电力电缆故障的检测与解决方法[J]. 贾宝龙.信息系统工程. 2014(11).
        [3]10kV电力电缆故障原因浅析[J]. 韦伟元.企业科技与发展. 2014(24).
        [4]电力电缆故障分析及查找方法探讨[J]. 马宜民.通讯世界. 2015(05).