電纜故障的測(cè)試方法獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

電纜故障的測(cè)試方法獲獎(jiǎng)科研報(bào)告【摘

要】當(dāng)前，人們生活水平日益提升，對(duì)于電力的需求也愈加旺盛。電纜作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，它的安全運(yùn)行具有重要意義。一旦電纜發(fā)生故障后，如何在最短時(shí)間內(nèi)快速找出故障點(diǎn)，減少故障損失，減少不必要的人力浪費(fèi)一直是電纜行業(yè)十分重要的研究課題。由于電纜故障后由于現(xiàn)場(chǎng)條件復(fù)雜、電纜數(shù)量多及時(shí)鎖定故障點(diǎn)范圍是很難確定的。

【關(guān)鍵詞】電纜故障;測(cè)試方法

引言

隨著電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展，輸電線路在原有高壓電纜線路、架空線路的基礎(chǔ)上發(fā)展為高壓電纜-架空線混合線路，且應(yīng)用越來越廣泛?；旌暇€路中電纜段故障多為永久性故障，重合閘成功概率較小，且會(huì)造成電纜設(shè)備再次受到故障大電流的沖擊，惡化了設(shè)備的絕緣狀態(tài)和運(yùn)行條件;而架空段故障多為瞬時(shí)放電，重合閘成功概率較大，可快速恢復(fù)供電?；旌暇€路不同區(qū)段故障的運(yùn)維策略存在較大差異，因此，快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行混合線路區(qū)間定位及故障測(cè)距對(duì)保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的意義。輸電線路故障測(cè)距方法根據(jù)其原理不同主要分為阻抗法和行波法。阻抗法是根據(jù)計(jì)算故障回路的阻抗來獲得測(cè)距裝置安裝處與故障點(diǎn)的距離;行波法主要利用故障時(shí)產(chǎn)生的電壓、電流行波信號(hào)，根據(jù)行波在測(cè)量點(diǎn)與故障點(diǎn)往返一次的時(shí)間差（單端法）或初始行波到達(dá)線路兩端的時(shí)間差（雙端法）測(cè)量故障距離。與阻抗法相比，行波法具有受故障類型、過渡電阻、兩側(cè)系統(tǒng)阻抗、負(fù)荷電流影響小等優(yōu)點(diǎn)，但需要高速采樣，對(duì)數(shù)據(jù)處理及分析提出了較高的要求。隨著對(duì)行波理論研究的深入和小波分析工具的應(yīng)用，行波測(cè)距裝置得到了大量的實(shí)際應(yīng)用。高壓電纜-架空線混合線路具有阻抗不連續(xù)的特點(diǎn)，對(duì)阻抗法而言不再是均勻傳輸線的模式;對(duì)行波法而言同樣存在波阻抗差異較大而導(dǎo)致的波速不一致等問題。國(guó)內(nèi)外對(duì)于單獨(dú)的電纜或架空線故障定位方法研究較多，已提出了多種故障定位原理和算法，但對(duì)兩種線路的混合系統(tǒng)研究較少。

1故障探測(cè)原理

電纜故障后首先判斷故障類型，通過兆歐表、萬用表等測(cè)試儀表進(jìn)行測(cè)試，一般分為單項(xiàng)接地、兩相短路、三相短路、單項(xiàng)開路、兩相開路、三相開路等故障，根據(jù)嚴(yán)重程度分為高阻故障和低阻故障。確定故障類型后就應(yīng)該確定故障范圍。當(dāng)電波沿著電纜傳播時(shí)，如果電纜的阻抗不均勻，電波將會(huì)形成反射。根據(jù)反射波的形狀和拐點(diǎn)，可判斷故障的類型和距離。

2電纜故障的測(cè)試方法

2.1沖擊閃絡(luò)法

測(cè)距需要多次測(cè)試反復(fù)比對(duì)，分別對(duì)電纜的每一項(xiàng)進(jìn)行測(cè)試;分別在電纜的兩端進(jìn)行測(cè)試，并進(jìn)行計(jì)算比較，來確定故障的范圍。沖擊脈沖法當(dāng)球隙放電的同時(shí)故障點(diǎn)也會(huì)放電，同時(shí)發(fā)出“啪啪”的聲音，通過調(diào)節(jié)球隙的距離可以調(diào)節(jié)放電電壓，放電電壓越高放電時(shí)的“啪啪”聲越大，根絕這一特點(diǎn)，可以更具聲音來判斷電纜的故障點(diǎn)?？梢耘浜下犪樅图t外成像儀來輔助查詢，效果會(huì)更佳。

2.2混合線路故障定位方法驗(yàn)證試驗(yàn)

在高壓電纜狀態(tài)仿真試驗(yàn)平臺(tái)上對(duì)混合線路進(jìn)行故障精確定位模擬試驗(yàn)，該混合線路仿真試驗(yàn)平臺(tái)由升壓裝置、電纜段和架空導(dǎo)線段構(gòu)成，其中，電纜段由有中間接頭和無中間接頭兩段電纜組成，兩段電纜通過約5m長(zhǎng)的銅排連接，銅排連接段用以模擬架空線路區(qū)間故障;電纜段由高壓電纜本體、GIS（氣體絕緣組合封閉電器）終端、戶外終端及中間接頭構(gòu)成，中間接頭位于電纜線路中間位置，電纜試驗(yàn)回路長(zhǎng)50m，高壓電纜型號(hào)為YJLW0364/1101×800mm2，有中間接頭高壓電纜段用以模擬區(qū)間內(nèi)故障，接地方式采用一端直接接地、一端保護(hù)接地，在電纜兩端配置信號(hào)采集模塊。信號(hào)采集模塊由工頻采集模塊和行波采集模塊兩部分組成。前者主要用于監(jiān)測(cè)線路的工頻電流，安裝在電纜本體上;后者主要用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電纜線路的絕緣隱患放電行波以及故障行波，在直接接地端安裝在對(duì)應(yīng)的接地纜上，在保護(hù)接地處安裝在電纜本體上。另外，采用快速響應(yīng)的寬頻行波電流傳感器，其頻率響應(yīng)范圍達(dá)到10kHz～2MHz，頻響快，不失真，且響應(yīng)速度小于2ns，可有效提取接地線上的絕緣損傷放電信號(hào)。同時(shí)，采用高精度同步時(shí)鐘，具有20ns級(jí)精度的GPS（全球定位系統(tǒng)）時(shí)鐘對(duì)時(shí)，可有效提高定位精度。

2.3高壓XLPE電纜主絕緣故障性質(zhì)診斷

在高壓XLPE電纜生產(chǎn)、運(yùn)輸、敷設(shè)、試驗(yàn)和運(yùn)行過程中，因各種原因?qū)е码娎|主絕緣產(chǎn)生各類顯性或隱性的隱患或缺陷，并最終導(dǎo)致故障而產(chǎn)生跳閘事件。電纜故障產(chǎn)生后，如何進(jìn)行快速進(jìn)行故障性質(zhì)判斷與測(cè)距定位成為電纜運(yùn)檢部門的首要工作。因每年產(chǎn)生的故障跳閘事件較少，生產(chǎn)部門人員經(jīng)驗(yàn)欠缺，無法快速對(duì)故障進(jìn)行診斷分析，不利于故障快速消缺與恢復(fù)送電工作，影響電網(wǎng)安全性與穩(wěn)定性。當(dāng)電纜運(yùn)檢部門接到電纜故障信息后，如果是電纜終端或中間接頭的開放性故障，一般通過對(duì)電纜全長(zhǎng)進(jìn)行故障特巡即可發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。如果電纜是封閉性故障，此時(shí)需要進(jìn)行故障測(cè)距。高壓XLPE輸電電纜主絕緣故障根據(jù)線芯狀態(tài)和絕緣電阻值大小可分為開路故障、低阻（短路）故障、泄漏性高阻故障和閃絡(luò)性高阻故障，故障的多樣性給故障性質(zhì)診斷帶來了一定的挑戰(zhàn)。高壓XLPE輸電電纜主絕緣故障測(cè)距應(yīng)根據(jù)故障性質(zhì)合理選擇測(cè)距方法，有效區(qū)分低壓脈沖法的電壓行波與脈沖電流法的電流行波是故障測(cè)距波形標(biāo)定的關(guān)鍵。

2.4供電系統(tǒng)電壓脈沖采集

在脈沖采集的過程中，主要考慮脈沖的形狀、脈沖的寬度以及脈沖的幅度。電壓脈沖采樣的過程中，采樣頻率直接影響了電壓脈沖的采集結(jié)果。由于軌道交通的距離較大，在對(duì)其進(jìn)行電壓脈沖采用時(shí)，選用高頻率的采集間隔，將電壓脈沖寬度變窄，提升對(duì)電纜分辨的精度。

2.5直流電阻法

直流電阻法不受接觸電阻和故障電阻影響，電壓和電流測(cè)量同時(shí)進(jìn)行，故障測(cè)距精度高。電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱，對(duì)應(yīng)參數(shù)相等以及采用精密阻容元件措施能夠有效消除干擾對(duì)測(cè)量影響，減小故障測(cè)距誤差。提高直流輸出測(cè)試電流，延長(zhǎng)VFC計(jì)數(shù)時(shí)間可以提高直流電壓和電流測(cè)量值，抑制低頻干擾影響，有助于提高故障測(cè)距準(zhǔn)確性。直流電阻法的誤差改進(jìn)措施只適用于高壓電纜護(hù)層單點(diǎn)故障測(cè)距，多點(diǎn)故障并存情況下的