高压电力电缆护层电流在线监测及故障诊断技术张奋强

高压电力电缆护层电流在线监测及故障诊断技术张奋强

张奋强上官安琪

国网天津市电力公司城西供电分公司天津300000

摘要：电力电缆是电力传输不可或缺的环节，保证电力电缆的稳定可靠运行尤为重要。电力电缆护层电流对电缆的使用寿命有着重要影响，电缆的故障也极易引发电网大面积停电，因此研究高压电力电缆护层电流的在线监测及故障诊断技术尤为重要。

关键词：高压电力电缆；护层电流；在线监测；故障诊断

引言：

高压电力电缆产生故障的原因有很多，在高压电力电缆护层电流的在线监测过程中了解到，交叉互联电缆系统连接处的接头常常会发生松动，交叉互联箱进水，高压电力电缆接头处环氧预制件被击穿等情况都会导致高压电力电缆系统发生故障，因此，我们要尽量减少这类故障的发生，提高电力电缆的使用寿命。

1高压电力电缆产生故障的原因

高压电力电缆系统出现故障的原因有许多种，其中包括高压电缆在施工安装中不正确的操作方式，污水的进入，外力造成的破坏等，此外电压过高，电流过高，都会造成电缆的损害，再加上有些电缆使用年限过长，造成电缆的老旧和腐蚀。高压电力电缆发生故障，通常表现为电缆的金属性导体发生断路，或者是电缆中护层电流本身发生短路，或是由于电缆对地产生连接而发生短路，使得高压电力电缆的绝缘电阻下降，引发故障[1]。

2高压电力电缆护层电流在线监测的原理及方法

2.1高压电力电缆护层电流在线监测原理

高压电力电缆护层电流的在线监测系统由几个重要部分组成：传感器系统、计算机处理系统、温度控制监测系统。对高压电力电缆护层电流开展在线监测的时候，计算机处理系统发挥着比较关键的作用，通过装换模块使得各处的电缆相互连接，然后把传感器设置在电缆的各个部位，对电缆运行的温度进行监测及分析，把数据传输到计算机处理系统当中，再用相应的软件来分析温度正常与否，找到电缆的故障位置和类型，有效地检测到故障的发生原因，为解决故障提供技术支持，大大节约故障解决时间，提高故障处理效率。在线监测过程中，还要进行电流数据信息采集工作，数据信息采集系统由多护层电流传感器组成，运行中交叉互联接地箱当中连接装置装有钳形护层电流传感器，这一传感器的主要作用是收集电流量数据，并且永久保存电流数据，使得计算机处理系统对数据报表的分析功能得以发挥。结合电缆分段长度保持电缆距离统一，把所监测的数据和正常电流数据相比较，找出故障位置和故障原因。

2.2高压电力电缆护层电流在线监测方法

2.2.1局部放电法

在本文中采用的局部放电法是利用电缆绝缘体上的微孔进行信号放电，这种微孔信号放电可以为高压电缆监测、诊断提供方便。频率高于300Mhz的高频电流信号可以与高频电流互感器耦合，然后利用超声波传感器对局部放电后的电缆进行监视观察。一般在电缆中声音信号的传输速度是比较慢的，外部的电磁信号噪声也相对较小[2]，因此局部放电法是一种较为可行的现场测试方法。

2.2.2接地电流的在线监测法

一般我们认定110kV以上的电缆是高压电力电缆，采用的材料以单芯电缆为主，但是单芯电缆中的金属护层和线芯会产生磁力线的铰链现象，这种铰链现象容易导致感应电压的出现。为了避免这种情况的发生，需要对0.5km以内的短线路电缆进行接地操作，对高压电力电缆内部的金属护层进行如下的技术措施：确保一端直接接地进行放电，另一端主要负责电阻保护。需要对大于1km的高压电缆内部的金属护层进行如下的技术措施：三相分段且交叉互联两端的接地方法。这样就能保证我们在电缆检测过程中，获取到全部的电缆护层信息，同时也能对接地电流进行监测，监测容性分量变化情况，这种方法既能获取大量信息，同时能够得知电缆老化情况。

2.2.3电桥检测法

这一故障检测技术主要采用双臂电桥来检测高压电力电缆线路的电阻值，结合电缆故障时不同的接地电阻值来确定电缆故障发生的位置。采用电桥检测的方法，对电缆单相接地以及相间短路和短路接地故障距离测试都能发挥积极的作用。实际的应用中可选择高压电桥回线法以及低压电桥回线法，这是在电缆沿线均匀以及长度和电缆芯电阻呈现出正比的情况下应用的，结合惠斯登电桥的相关原理，把电缆短路接地故障点侧环线电阻引到电桥回路当中来进行测量比值。

3高压电力电缆护层电流的在线监测和故障诊断

因为电缆的输电电压往往是在高压环境下，这对电缆电流的稳定性提出了较高的要求，它的稳定关乎电缆的安全运行和工作效率，然而电缆电流在高压环境下的监测也并非是一件简单的事情，为了更好地进行电力电缆保护层在高压情况下的电流故障监测，众多科研人员做出了多年的努力，其方法往往是选择电缆作为研究对象展开研究，即是通过对工作中的电缆保护层进行电力电流的的监测，量化数据进行理论的分析，尤其在电缆保护层正常工作的情况下，了解电缆出现故障和无故障时的差异，从而做到故障的定位和诊断[3]。由于电缆的负荷三相电流往往是一个变化不大的值，因此在以往的检测中往往没有注重分析，然而研究发现，保护层的电缆电流往往会随着电缆的正常运转和故障发生产生较大的差别，科研人员发现，保护层的电流和负荷电流在正常运转时的比值往往为一个定值，然而在故障发生时这个比值会有很大程度上的提升，因此这个变化给电缆的故障诊断提供了较大的灵感，那就是对电缆保护层的电流进行精密的检测，同时参考电缆长度及电缆距离和交叉方式等客观因素分析电缆的健康情况。选取实际电缆作为研究对象，可以监测实际故障时护层电流的变化趋势。在高压电力电缆运行过程中，三相负荷电流的数据并不相同，不过差异并不大，可基本忽略。根据电缆故障分析的事迹案例，可以了解到，在没有故障的情况下，护层电流与负荷电流的比值数为1，而当电缆发生故障的时，护层电流与负荷电流的比值会增大到正常情况的5倍。因此，为了更好地对电缆保护层在高压环境下的电流进行监测，及时准确地判断电缆故障位置和原因，在电缆施工进程中，应当充分考虑和记录电缆所处环境的各项指标。

结束语：

随着经济的发展和社会用电量的不断增加，高压电力电缆护层电流的在线监测及故障诊断技术变得尤为重要。针对高压电力电缆中护层电流进行在线监测可以及时地发现高压电力电缆中出现的故障问题。本文对高压电力电缆故障产生的原因进行了分析，并对护层电流的在线监测及故障诊断技术展开了讨论，对于高压电力电缆的故障诊断和电网的安全稳定运行具有重要参考价值。

参考文献：

[1]陶少乐.高压电力电缆绝缘在线监测新方法及其实验研究[J].技术与市场.2015(11)

[2]陈嵩.浅谈高压电缆护层电流监测设备的研制[J].科技风.2015(04)

[3]李宇烽.高压电力电缆护层电流在线监测及故障诊断技术[J].环球市场信息导报.2016(48)