李倩(武漢華源電力集團有限公司輸變電工程分公司湖北武漢430000)摘要:自電力體制“主輔分離”改革以來,國內電網建設規模不斷擴大,而工業生產、商業經營及居民生活用電量也在不斷增長,對電力的需求量不斷增大?,F在,220kV 高壓電力電纜的應用日益廣泛,正在逐步取代架空線,為居民用電帶來更大的便利。與220kV 高壓電力電纜應用成正比的是,這種高壓電力電纜發生的故障也呈明顯的增長態勢。而一旦220kV 高壓電力電纜發生故障,又會對電氣設備造成損害,甚至危及人員的生命安全。因此,必須認真研究220kV 高壓電力電纜的故障檢測技術。關鍵詞:220kV 高壓;電力電纜;故障檢測技術;應用1 220kV高壓電力電纜常見故障及其原因220kV高壓電纜一般敷設在地下,不占城市用地面積,也不與高樓大廈、綠化樹木爭奪空間,更不會受到暴雨、大風、雷電的影響,供電可靠性高。但在投入運行后,還是難免出現各種故障,而且隨著時間的推移,故障率也會逐漸上升。
1.1絕緣層故障
眾所周知,高壓電力電纜由線芯、屏蔽層、絕緣層、保護層組成。
在高壓電流與熱長期作用下,絕緣層(以聚氯乙烯、聚乙烯、交聯聚乙烯為主要材料)物理性能會出現變化,導致絕緣強度下降,引起絕緣過早老化(據統計,絕緣老化故障大約占220kV高壓電力電纜故障總數的19%)。若220kV高壓電力電纜長時間在過電壓下運行,或電纜線路接近熱源、或電纜運行過熱,都會造成絕緣過早老化。另一方面,若電纜制作不良,在絕緣層上出現了小孔、裂縫、砂眼、龜裂、褶皺,或金屬護套破損,可能導致絕緣受潮(占故障率的13%左右)。
1.2機械損傷故障
據統計,在220kV高壓電力電纜故障中,機械損傷故障占比最大,達57%。而一旦出現機械損傷故障,大多會造成大面積停電。
1999年以來,房地產業已經成為拉動國內經濟增長的火車頭,各地市都在大興土木,在施工過程中,打樁、起重、轉送等作業,都可能讓220kV高壓電力電纜遭受直接外力破壞。地鐵施工、地下管線施工誤傷220kV高壓電力電纜的情況也屢見不鮮。此外,敷設220kV高壓電力電纜過程中不按操作規程作業,也會讓電力電纜遭受施工損傷(若機械牽引力過大,會拉損電纜;若電力電纜彎曲過度,其絕緣層、屏蔽層會損傷);還有一些施工人員在低溫條件下野蠻作業,導致電纜絕緣層、保護層被破壞。
1.3其它故障
若220kV高壓電力電纜絕緣層內含有雜質、氣泡,或絕緣油干枯、或屏蔽層上有遺漏、結疤,該電纜就有可能被過電壓激發,導致絕緣擊穿;電流穿過電纜會產生大量的電阻熱,若電纜長期過負荷運行,電纜勢必出現過熱(往往發生在電纜密集區域,或敷設隧道內通風不良的地方),導致絕緣損壞;此外,一些電纜護套內含有砂粒、雜質、一些絕緣管厚度不均、或含有氣泡,或絕緣層密封不嚴、繞包不緊,以及熱縮管收縮不均,這些質量缺陷也是造成電纜故障的重要原因。
2 220kV高壓電力電纜故障檢測技術及其具體應用
220kV高壓電力電纜出現的故障,一般可分為開路故障、斷線故障、低阻故障、高阻故障、閃絡性故障。必須根據故障的具體情況進行具體分析,靈活應用不同的故障檢測技術。
2.1萬用表檢測
這是最常用的220kV高壓電力電纜故障檢測方法。其具體操作步驟如下:在出現故障的220kV高壓電力電纜終端的纜芯與屏蔽層進行短接,然后在電纜的起始端,用萬用表檢測纜芯與屏蔽層之間的電阻值。若測得的電阻值上升到無窮大,則表明該電纜出現了開路故障;若測得的電阻值為纜芯正常電阻的2倍以上,則表明該電纜出現了斷線故障。
2.2直接高壓閃絡法
又稱直閃法,直閃法適用于高阻閃絡性故障。當220kV高壓電力電纜出現故障點,但未形成電阻通道時,可直接向出現故障的電纜上施加直流電壓。當試驗電壓上升到一定值時(一般超過數千伏
或10000V),將擊穿故障點產生閃絡擊穿。閃絡出現后,會產生電流脈沖波,它在電力電纜與故障點間以行波的形式反射。檢測人員通過電力電纜的測試端口,可以直接獲取該行波的數據,根據行波波形判斷放電脈沖波的反射時間,從而迅速找到故障點。直接高壓閃絡法具有精度高、檢測速度快的優點。
2.3電橋法將220kV電力電纜的終端故障相與非故障相進行短接,電橋兩臂分別連接故障相與非故障相。檢測人員通過雙臂電橋測出纜芯的直流電阻值,然后測量電纜的實際長度,按照電纜長度與電阻的正比關系,計算求出故障點的位置。電橋法可適用于斷路故障。采用電橋法檢測時,為保證測量精度,電橋連線要盡量縮短,而線徑則要保證足夠大,在計算過程中,必須保留小數的全部位數。如果220kV電力電纜故障為單純的短路故障,電橋可以不必接地;若電纜故障為短路且接地故障,則必須將電橋接地。雖然電橋法操作簡單,應用廣泛,但不卻不適用于閃絡故障檢測。
2.4脈沖檢測法
2.4.1低壓脈沖反射法
向出現故障的電纜注入一個低壓脈沖信號。該信號沿電纜傳播到故障點,會產生脈沖反射,回送到測量點并被儀器記錄下來。
檢測人員通過計算發射脈沖與反射脈沖之間的時間差來進行測距,推算出故障點的位置。低壓脈沖反射法適用于開路故障、接地故障、開路故障與低阻故障。
2.4.2二次脈沖檢測法
檢測人員首先對出現故障的220kV高壓電力電纜發射一個足以使故障點發生閃絡的高壓脈沖,同時觸發第一個低壓脈沖。在故障點的電弧熄滅前,故障點相對于該低壓脈沖是完全短路的,因此可以得到一個完全短路的波形。當故障點的電弧熄滅時,再向電纜發現一個低壓脈沖,該脈沖在遇到故障點發生反射,檢測人員就可以記錄下第二個波形。再將前后兩次接收到的低壓脈沖反射波形疊加,會看到一個明顯的分叉點,該點所在位置即是故障點位置。
二次脈沖法可適用于故障點擊穿后,放電電弧能夠長時間存在存在的故障,包括高阻泄漏性故障、高阻閃絡性故障等(這類故障約占220kV高壓電力電纜故障的60%)。
3 結語
隨著220kV高壓電力電纜得到了普遍利用,高壓電力電纜作為
電網中最關鍵的輸電設備,其安全性直接對電網的輸電穩定性有著重要影響。220kV高壓電力電纜的應用在為我國用電帶來方便的同時,也有著明顯的弊端,電壓的增大無疑提高了輸電電路的危險性,在使用過程中,220kV高壓電力電纜一旦出現故障,很容易對周圍的物體造成損害,并且經常出現人被高壓電力電纜事故奪走性命的事情。在面對越來越多的220kV高壓電力電纜故障問題,必須加強對故障檢測的研究力度,做好220kV高壓電力電纜故障預防措施?!?br/>參考文獻
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