电力输电系统所用电缆故障定位技术综述

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  摘要:对于电力输电系统所使用的电缆产生故障的种类进行了描述,对于电力输电系统所使用的电缆产生的故障之后的故障定位工作进行了分析,分别对于故障定位过程中的各类问题以及相关技术各自的问题做出了阐述,并且对于电力输电系统所用的电缆所产生的故障定位问题提出了意见。
  关键词:电力输电系统所用电缆;故障;定位技术
  伴随着电力系统中电缆使用越来越广泛,进行电缆故障定位技术的相关开发是必然要进行的工作。透过对于电力输电系统所用电缆所产生的故障的定位问题以及相关技术手段的研究,对于各种电缆产生故障后的定位方测量方法进行了研究,对于故障测距系统的优缺点进行了分析。并且对相关事件进行了列举。
  1.电力输电系统所用电缆故障分类
  证明了这种故障测距系统在日常生活中有一定的实用价值,有助于保障电网的稳定有序运行。
  电力输电系统所用电缆故障的分类方测量方法比较多,本文将电力输电系统所用电缆发生的故障具体分为线路断路引起的故障、由于电阻较低引起的故障和电阻较高引起的故障三种。线路断路引起的故障又名开路故障,指的是电缆内芯绝缘无问题可是芯体有断裂情况产生所引起的故障。由于电阻较低引起的故障就是由于电阻接地或短路引起的故障。电阻较高引起的故障一般是由于高电阻接地或短路所产生的故障,除此之外,泄漏性故障以及闪络性故障是电阻过高引起的故障之中的两种特殊情况,笔者将他们归入高电阻故障之中进行讨论。在对电缆进行绝缘性能测验的时候,泄漏性故障所泄露出来的电流随着测试电压的升高而提升,甚至会超出泄露电流的最大值; 闪络性故障所泄露出来的电流几乎不产生波动,但当试验电压达到临界值的时候,泄露电流会突然间迅速变大从而击穿闪络。统计数据显示,电力输电系统所用电缆在使用过程中所发生的所有问题之中,有将近八成是由于高电阻故障导致的,其中大约六成的故障电阻达到了兆的数量级。
  2.故障定位的主要方测量方法
  2.1.预定位
  电力输电系统所用电缆故障预定位原则上具体分成两类: 阻抗测量方法以及行波测量方法。阻抗测量方法首先对于电缆顶端一直到故障点之间线路的总电阻进行测量,而后使用特殊的计算方测量方法对于故障点位置进行计算。行波测量方法是通过对于波从首段到故障点的往返所用时间进行测量,而后使用特殊方测量方法计算出到故障点的两倍距离。
  2.1.1.阻抗测量方法
  阻抗测量方法涵盖了电桥测量方法以及分布数据测算高阻故障测量方法。电桥测量方法使用四个手臂的电桥测出电缆线内芯的直流状态电阻或者交流状态电容数据,而后再对电缆的长度进行精确测量,依据电缆的长度与其相关数据的比例,对于故障点位置进行计算。
  2.1.2.行波测量方法
  行波测量方法主要涵盖了驻波测量方法以及现代测量方法。驻波测量方法是将电力输电系统所用电缆当作一条高频率的传输线路,通过传输线上的驻波谐振现象对于电缆产生的一系列故障进行检测,眼下的适用范围较小。现代测量方法 ( 也称脉冲反射测量方法) 涵盖了很多种不同的测量方法。通过不同具体方法的应用可以测量几乎所有的故障问题。
  较低电压的脉冲反射测量方法具体是对产生故障的电缆施加一个较低电压的脉冲而后让它在电缆中自由行动,记录好脉冲发出以及反射回的时间差 Δt,已知脉冲波在电缆中以v的速度进行运动,则测量端到故障点的距离 Lx为: 。其原理如图1 所示。
  较高电压的脉冲电压测量方法 ( 也称闪测测量方法) 使用直流较高电压的或脉冲较高电压的电流对于电缆的故障点进行电击,使用放电电压脉冲从测量点与故障点之间一个往返的时间长度来进行故障点测距工作。较高电压的脉冲电流测量方法使用线性电流耦合器对于电缆中的电流发出的信号进行检测,使用高压电击穿故障点,使用相关设备对于故障点产生的电流信号进行采集。
  2.2.精确定位
  由于预定测距的方测量方法存在着一些不可避免的误差,所以故障的测量也会存在着适度的误差,所以只可以在大致上对于故障位置进行判断,如果想尽可能的减少工作负荷以及相关花费,就还要在地面上使用科学手段进行进一步的定位。精确定位的准确程度对于电缆的故障修复有着决定性的影响。
  精确定位的常用方测量方法是在产生故障的电缆两端载入较高电压的脉冲后,故障点会随着其与信号的产生而开始释放电流,在地面上使用仪器捕捉到电缆放电的声音信息并且寻根溯源,一般情况下声音强度最大的一点就是故障点,这就是声音测距测量方法。
  若与此同时对于放电时产生的电磁类信号加以检测,不仅仅可以有效排除环境中的噪声,还可以依据测量到的声音信号以及电磁信号的时间差,大约估测出故障点的深度,这个方测量方法称之为声磁同步测量方法。音频感应测量方法则是透过某种声源设备向电缆中传入声音,诱使靛蓝发出电磁信号,与此同时在地面上使用仪器对于电磁信号进行接收分析,根据数据的分析结果来对于故障点进行精确定位。
  3.发展趋势
  由于使用行波测量方法进行故障测距具有比较高的精准度,所以行波测量方法测距在电力书店系统电缆故障测距工作中的地位比较高,并且有逐渐取代传统测距方测量方法的势头。较低电压的脉冲反射测量方法在进行测试的时候都处在较低电压的状态,由于其安全性高使用简便的特点所以在故障测距中一直处于无可撼动的位置。除此之外,某国科学家还提出了使用分布式光纤温度传感器 ( FODT) ,透过对于故障产生点周围的温度变化来进行电缆故障定位。
  参考文献:
  [1] 吴旭,张建华,吴林伟等.输电系统连锁故障的运行风险评估算法[J].中国电机工程学报,2012,32(34):74-82
  [2] 张蓓,张焰,李力等.基于连接点的输电系统可靠性统计评价方法[J].电力自动化设备,2012,32(3):76-80
  作者简介:
  康春梅(1971.5),女,汉族,湖北江陵人,工程师,本科,单位:特变电工(德阳)电缆股份有限公司,研究方向:电线电缆制造与运行
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