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电力电缆故障原因和检测技术探讨

2022/01/12 阅读:

电力电缆故障检测工作的科学高效开展是确保电力能源稳定安全传输的重要前提。电缆故障检测一般针对接线方式、通断状态以及电缆绝缘性能等方面实施检测,以分析判断其接线方式是否准确、是否存在断线或开路、串线或错接、短路以及绝缘受损等情况来达到检测目的。现阶段在实际工作中一般选择万用表以及兆欧表等测量设备实施检测,但普遍反映出检测实效性难以提升的问题,时间和人力成本较高。目前已经有很多研究人员针对电力电缆故障检测展开了研究,很多现代化的检测技术方法已经在实践工作中得以普遍运用,本文结合笔者实际工作研究,对电力电缆故障原因及其检测技术进行了探讨,同时提出了电力电缆故障的防范对策。

一、电力电缆故障发生的原因

基于现阶段国内配电网建设实际而言,电力电缆出现故障问题是由很多因素引起的,一般来说有机械损伤、超负荷运行和电缆头故障等。对机械损伤来说,通常情况下是在电缆连接作业过程中的不规范操作抑或是外部环境因素影响导致的绝缘层受损,这样的机械损伤虽然并不会对电缆正常运行带来较大干扰,但可能埋下安全隐患,此类故障现象能够借助作业人员的外观检查来找出,同时可以利用相对简单的措施予以处理。而对超负荷运行所导致的故障而言,由于电缆具有规定的负荷值范围,若电缆长时间处在超负荷运行的状态下,很容易造成其绝缘层受损,绝缘层无法真正发挥出实际作用,对电缆的安全稳定运行带来非常大的影响。对电缆头故障来说,它属于电缆故障中的一种较为普遍的问题,导致该故障出现的原因一般情况下是电缆在生产阶段就存在缺陷,从而导致实际运行时产生电缆头放电的问题,与此同时导致该故障发生的关键性因素即接头位置的接地屏蔽作用不明显,导致电缆头常常会存在感应电压过高的问题,最终造成电缆被击穿。另外造成电力电缆出现故障的原因还有很多,比如说电缆自身质量、长时间运行使用而出现老化、安装作业不规范等。

二、电力电缆故障检测技术

因为电力电缆长时间深埋于地下,因此日常维护检修工作也存在一定的难度,电力电缆出现故障问题后会对周边居民的工作与生活带来非常大的影响,所以必须要更加快速准确地找出故障具体位置并采取相关措施予以排除。当前较为常见的主要有如下几种故障检测技术。

1-电桥法

电桥法属于实际工作中运用较为普遍的一种电缆故障检测方法,但由于它不符合现阶段电力行业的实际发展需求在很多地区已经开始被淘汰。电桥检测主要是把待检测电缆故障相和非故障相连接成小桥,依靠控制桥臂的可调电阻器让电桥处在相对平衡的状态,随后借助桥臂电阻计算得到电阻值,电缆长度和电阻成正比关系,进而能够按照电阻值计算电缆故障距离。这一检测方法属于一种较为经典的检测技术,其实际操作便利且精准度较高,一般情况下应用于电缆接地以及短路问题的检测,但缺点在于无法针对高阻和闪络性故障进行检测,这是由于发生故障后电阻较高的情况下,电桥通过电流较低,如果仪表灵敏度不高则难以有效探测。电桥检测还应当提前了解电缆具体材质、长度等相关参数,如果属于不同截面的电缆组成还应当对电阻予以换算,同时该方法无法测量三相短路故障,因此近年来逐步开始被淘汰。

2-脉冲检测法

对于高压电缆脉冲检测技术来说,一般涉及低压脉冲反射法以及二次脉冲反射法两种类型。前者通常应用在电缆短路和低阻故障的检测中,借助于分析反射脉冲和发射脉冲的时间差来判定故障点的距离。详细操作是把低压脉冲信号添加到故障电缆内,当其遇到故障点后会形成反射脉冲信号,借助于二者信号的时间差与波速对故障点具体位置予以判断。另外还可以按照反射脉冲的极性来判定故障类型,正极性脉冲一般为开路故障,负极性脉冲一般是短路接地故障。如果时间差是△t,电缆长度是L,行波速度是r,假设故障点到发射点的距离是P,能够列出如下公式(1)。P×∆=rtL21-(1)二次脉冲反射检测技术一般来说针对闪络和高阻故障检测。具体操作是发射低压脉冲到电缆内,它会直接越过高阻或闪络故障点,在电缆开路端出现开路反射,产生开路反射波。随后形成高压冲击脉冲到电缆内,让高阻故障点出现闪络放电,在导通的状态下,低压脉冲在故障点形成短路发射,产生短路发射波,当电弧熄灭时,故障点再次恢复高阻状态,把此次获得的反射波和开路反射波予以对比分析,能够了解到两条轨迹在故障位置出现较为显著的发散现象,借助于发散点能够得到故障具体位置。低压脉冲反射检测以及二次脉冲反射检测的实际操作较为简单,检测结果也非常直观,但都应当提前掌握电缆路径走向。低压脉冲反射检测技术一般是针对开路、短路和低阻故障,缺点是无法用于检测闪络和高阻故障,而二次脉冲反射检测都能够适应,但缺点在于难以判断,应结合实际情况来进行选择。

三、电力电缆故障的防范对策

1-实时监测电缆的温度

为确保电缆可以处在稳定的运行状态,实现安全可靠的电力传输,必须要制定有针对性的故障防范措施。在实际工作中应当做好对电力电缆运行温度的密切监控,避免其过热。对配电网运行来说,其中必然会有很多大功率设备,所以很容易导致电力电缆温度的增加。相关作业人员要结合具体情况开展好温度监测工作,促进电缆整体运行效率的提升,为电力能源的安全稳定传输打下坚实的技术基础。与此同时,还要求作业人员能够对可能发生故障问题的区域实施定期巡检,有效减少电缆故障发生概率。

2-在线监测电缆的负荷电流

在电缆实际运行过程中,对负荷电流实施全面监测也是一项十分关键的工作。若电力电缆长时间处在超负荷的状态必然会导致其工作压力持续增加,不仅会对电缆的使用寿命带来非常大的损害,同时可能导致安全事故的发生。所以在实际工作中必须要对电力荷载予以科学分配,确保各个区域的电缆所承受的负荷都处在规定的范围内,从而让其处于稳定的运行状态。与此同时,开展好电缆荷载的在线监测工作,当某一区域负荷过高或者电缆出现参数异常时,作业人员能够第一时间抵达现场进行检修处理。

3-预防电缆电解腐蚀

预防电力电缆的电解腐蚀是预防电缆故障问题出现的重要手段。对电缆实际运行而言,出现电解腐蚀问题一般来说是因为电缆绝缘层受到破坏,从而和自身相邻的可能存在的金属部件发生反应而导致的。所以对电力电缆维护工作来说,应当在铺设之前就对其表面的绝缘层实施强化处理,比如说可以加强包皮,避免绝缘层在长期使用后受到损坏而与附近金属出现电解腐蚀,这样一来能够在很大程度上延长电缆的运行使用寿命。

4-预防电缆化学腐蚀

除上文中提到的几项建议之外,预防电缆故障问题还有一个十分关键的措施即尽可能避免其受到化学腐蚀。实际工作中能够发现,很多电缆都敷设在地下,但因为部分地区地下水和土壤内存在矿物质,可能给电缆带来化学腐蚀损害,特别是部分偏碱性或是偏酸性的土壤,对电缆带来的化学腐蚀问题更为严重,所以为确保敷设在地下的电缆能够保持稳定安全的运行状态,在敷设之前需要对当地土壤情况展开全面调研和检测,根据实际需求有针对性地选择绝缘层材料,同时针对腐蚀性较强的土壤还应当对电缆做好相应的保护措施。

四、结语

总而言之,保障电缆的稳定运行是一项非常重要的工作,电缆实际运行中可能发生各类故障现象,因此应当灵活选择科学有效的故障检测技术,第一时间找出发生故障的具体位置,从而确保电力电缆的安全与稳定,满足广大用户的用电需求。另外在实际的运行过程中必须要对电缆负荷予以密切监控,做好温度监测,防止电缆受到腐蚀而影响运行效率,有效提升电缆运行的可靠性。

作者:李志刚  杨国练 单位:国网甘肃省电力公司培训中心

电力电缆故障原因和检测技术探讨

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