电缆故障探测新技术应用方面的四项新成果以及总结归纳出预防措施,实际结果表明本文介绍电缆故障探测和预防措施的加强了电缆运行维护水平,为确保供电网的安全平稳运行贡献力量。
目前我国中压电缆的年投运量约为10万千米),但电缆线路也存在着故障点隐蔽,性质复杂和探测难度大、时限长等不利因素[1]。如何提高电力电缆运行维护从而加强电缆的健康水平,已经成为维护电力断缆运行工作的重要任务。
近年来,随着城市建设步伐的加快和电力电缆成本的下降,电力电缆由于输电安全可靠、施工方便等优点,越来越受到人们广泛的应用。但随着电网的扩容,引起电缆供电数目的增多、电缆运行时间的加长,电缆发生的故障频率也在相应增多,电缆线路由于敷设方式不同存在隐蔽性,例如直埋敷设、沿电缆沟敷设一旦线路较长,电缆出现故障查找起来就比较费时费工,将会给正常的生活和生产的供电带来极大的影响,快速准确的确定电缆故障,成为急需解决的课题。
1 电缆故障探测新技术应用
1.1 三次脉冲技术
电缆故障按性质主要可分为低阻、高阻、短路、断路四种类型,其中高阻故障具有发生频次高、探测难度大的特点。过去采用的方法是首先对故障电缆长时间施加高压冲闪脉冲,使故障点完全碳化,从而转化为低阻故障,再利用低压脉冲进行测距,确定故障点的范围完成预定位。由此,可以看出,测试时间长、故障波形复杂不易分析、对电缆的二次损伤大是传统方法自身无法克服的缺点。
采用三次脉冲技术却能够较为容易地破解电缆高阻故障难题。其原理是:高压脉冲瞬时击穿电缆故障产生燃弧,同时触发高能中压脉冲来稳定和延长燃弧至50ms左右,随之发射低压测距脉冲,从而得到准确而易分辨的故障波形,完成预定位。有效地降低了因高压冲闪脉冲长时间作用于电缆造成的二次损伤。
截至到目前,已经利用具有三次脉冲技术的Compact系统,成功地完成了76次故障探测任务,由原来的4个小时左右,大幅度地缩减至半个小时以里,测距精度高达98%以上 。
1.2 低绝缘缺陷电缆的修复技术
经研究发现,有一类电力电缆普遍存在如下现象:(1)电缆的某一相或几相,对地或相间的绝缘电阻,在一个试验周期内由几千兆、万兆以上,大幅下降至300MΩ以下;(2)部分电缆尚能通过预防性试验,但泄漏电流值明显增大;(3)故障率显著增高,且发展为故障的预期性没有明显规律。
依据上述分析我们知道,XLPE绝缘介质的劣化取决于水分、杂质、畸变电场协同作用,而上述三种因素分布的不均匀性决定了电缆局部水、电树枝引发发展的不均匀性,正是该局部或该点的重度绝缘早期老化,才表现为整条电缆的低绝缘现象。那么找到这样的点,实施外科手术式的截除和续接工艺相信可以修复大部分存在低绝缘缺陷的电力电缆。按照这个思路,2011年10月,我们对存在低绝缘缺陷的6千伏景园乙线电力电缆,进行了试验性修复处理,取得了阶段性成果。
1.3 电缆线路发生故障的分类
电缆线路发生故障常见的是接地或短路,还有断线故障、断线并接地故障、闪络性击穿事故。
接地故障视电缆绝缘损坏的程度,可分为低阻接地和高阻接地,低者可造成直接接地,高者接地一般是由于受到外力破坏,可达几十千欧或兆欧以上,这类故障大多发生在电缆终端位置和中间头位置处。
短路故障是由于电力电缆相间芯线绝缘破坏,造成电缆线路形成短路的故障。
断线故障是因电缆的一芯或数芯导体断开,但各芯线绝缘良好而发生的故障,例如直埋敷设的电缆接头下沉造成连接点拉开。
断线带接地故障是一芯或数芯断开,并且经芯线电阻接地造成的故障,这种故障与短线故障常常合并发生。
闪络性故障是在预防性试验时发生的频率多,由于大多数电缆运行年限较长,如果按较高电压试验,容易发生电缆绝缘击穿,然后数秒后试验又能保压,这种情况多发生在电缆接头或终端头处。
1.4 带电电缆的路径检测技术
采用带电电缆的路径探测技术是目前先进的电缆路径技术,它改写了停电电缆探测路径的弊端,如停电手续繁琐,给用户连续用电带来的不便等。从而解决了电缆线路路径不清和标识不明的问题。
2011年以来,共完成带电检测电缆路径224条,复检验证准确率达到99%以上,同时对如何识别和克服高频信号在周边电缆和铁质管线上产生的干扰,积累了宝贵的经验。
2 电力电缆故障预防措施
总结近几年来的电缆故障抢修工作,在电力电缆的施工和维护过程中,存在的一些问题,应当给与重视,现作以梳理归纳,并提出预防和控制措施,仅供参考。
(1)电缆线路的基础资料分散且不完整,给运行、维护以及事故处理工作造成很大困难。建议筹建以局域网为平台的覆盖油田各用户,并由各相关单位按职责分工,共同维护的“油田电力电缆基础信息管理系统”,这应是今后提高电缆维护管理水平的一个方向。
(2)应严格禁止无资质人员,从事电缆附件的加工和安装工作。
(3)对电缆线路施工的全程监督和质量控制还不够到位。建议一新建电缆线路封埋前应对外护套坏损情况做全线目检,而不能只依靠外护套绝缘试验来判断真实的破损状况。建议二电缆防护标志桩,应明确列入工程项目同步竣工。
(4)坚持开展电缆线路的巡线、护线工作。对重要线路死看死守。
(5)要特别注意电缆施工过程中的天气因素。电缆进行敷设和附件制作,其温、湿度要求在规范中均有规定。因此在低温高湿条件下,不能保证电缆的施工质量,特别在永久性电缆工程中应避免。
(6)电缆附件安装使用的接线端子、连接管等金具应为标准件,但往往都是按非标金具选购,以规格代替标准型号的现象普遍,致使大量材质、尺寸均不合格金具,应用于电缆工程,埋下隐患。
(7)对多回路同沟、同桥架电缆应选用阻燃电缆,或涂阻燃涂料。在增加电缆出线时,应重新审校电缆沟、电缆桥架的电气与机械载荷能力,严禁盲目而不负责任的落压式敷设。对电缆沟、电缆桥架中的中间接头,应安装耐火防爆槽盒。
(8)不容忽视的电缆接入环节。电缆敷设和附件制作完成后,在接入配电柜等电器设备的过程中,应特别注意如下事项:①是应确保电缆终端和中间接头不能弯曲;②是安装过程中不能以终端头伞裙为着力点,拉动电缆,这样会造成应力椎、应力管错位,绝缘护管破损。③是无论是单芯电缆或是多芯电缆,其固定卡具均应选用非导磁材料,且安装位置应距离终端根部不少于20cm。
3电缆故障检测应注意的问题
a.高阻抗、低阻抗并没有绝对区分,实际操作中可以多尝试几种方法进行比较,综合判断。35kV电缆情况比较复杂,H接头、中间头比较多,接头故障波形不易分辨,如判断是接头故障,则应采取使故障点充分放电的措施,以获得正确的测距效果。
b.若从电缆一端测试放电不充分,或采集不到波形,可以从另一端升压测试。无论使用哪种方法测试波形,若故障点距离测试端太近,均会产生盲区,使得波形难以判断识别,此时可尝试到电缆的另一端进行测试。
c.在精确定点时,设备应在距故障点近的一端,这样能量沿电缆衰减较小,便于声磁同步法的定点,快速查出故障点。使用声磁同步法时,要在粗测点的±5%范围内反复进行查找,侦听耳机中声音,要仔细分辨故障点处声音与金属屏蔽层上传输声音的差别。
d.定点仪可以探测到的距离跟放电声音大小、泥土的湿度和松散情况有关。放电声音越大,泥土越干燥、越结实,可以探测到的距离越远。施工时的原始资料保存完好,电缆路径明确,所有接头处在现场都有标志桩,可缩短查找电缆故障的时间,同时在做试验时提前准备好柴油或汽油发电机作为试验仪器的电源。
电力电缆的特点和电缆故障探测新技术,其中包括三次脉冲技术、低绝缘缺陷电缆的修复技术、带电电缆路径探测、外护套破损检测,在最后归纳出防止电力电缆破损的预防措施,实际证明运用以上电缆故障探测和预防措施明显的提高了电网的电缆线路电缆运行维护水平,为确保供电网的安全平稳运行贡献力量。