電力電纜按其內(nèi)芯的數(shù)量劃分,可分為單芯電纜和三芯電纜兩種。不論是單芯電纜還是三芯電纜,電力電纜按其導(dǎo)線截面劃分,又可分為各種截面的型號規(guī)格。但是,不論是單芯還是三芯電纜,也不論是哪種截面型號規(guī)格的電纜,其基本結(jié)構(gòu)都是一樣的,即都是由導(dǎo)體、絕緣層和保護層組成。其中:導(dǎo)體在電纜中央,起電流電能傳導(dǎo)的作用;絕緣層在導(dǎo)體和外保護層之間,起絕緣作用;保護層在外層,起保護電纜承受一定的拉力的作用。目前應(yīng)用廣泛的是由銅導(dǎo)體、交聯(lián)聚乙烯絕緣和高密度聚乙烯材料構(gòu)成的電纜。在電力系統(tǒng)中,高壓部分,如110kV、220kV、500kV電纜常采用單芯電纜;中低壓部分,如10kV和低壓電纜線路采用三芯電纜。
一、電力電纜故障點定位方法
1.沖擊高壓閃絡(luò)測試法
沖擊高壓閃絡(luò)測試法也是我們常說的“沖閃法”。用于大部分閃絡(luò)故障,斷路和低阻、短路性故障。電力電纜發(fā)生故障七成以上為高阻故障,尤其是預(yù)防性試驗中出現(xiàn)擊穿故障有九成為高阻故障。沖擊高壓閃絡(luò)檢測法適用于各種類型的高阻故障檢測,它具有試驗過程簡便、準(zhǔn)確和快捷等特點。采用沖擊高壓閃絡(luò)檢測法進行故障檢測分為兩類,包括電感沖閃法和電阻沖閃法。二者較大的不同在于球形間隙相互串聯(lián)的電感線圈L可換為電阻。兩種方法的工作原理相近,但前者應(yīng)用更為寬泛,高阻電力電纜故障查測多使用本方法。下面介紹電感沖閃法的工作原理:系統(tǒng)接通電源,電流經(jīng)過調(diào)壓器、變壓器整流器對電容器充電,如充電電壓升至一定值后,球間隙波擊穿,電容器的電壓通過球間隙短路電弧和小電感直接加設(shè)到電力電纜測量端。此沖擊電壓波沿著電力電纜方向朝故障點進行傳播,電壓峰值足夠大,故障點因電離放電,故障點放電產(chǎn)生短路電弧同時沿著電力電纜發(fā)送電壓波并反射。判斷沖擊高壓閃絡(luò)測試法的關(guān)鍵是判斷故障點是否擊穿放電方法如下:(1)故障點擊穿時,球形間隙放電聲清脆響亮,火花較大;(2)故障點擊穿時,電流表指針擺動范圍大。
2.跨步電壓法
跨步電壓法對于單相接地故障或兩相、三相短路并接地故障,外護套故障適用。需用儀器:電纜護層故障定位電源,跨步電壓指示器。其工作原理是在故障相與地之間,加上負較性的直流電源,從故障點流入土壤的電流在土壤表面形成漏斗狀電位分布,通過探棒尋找土壤中的電勢較低點。當(dāng)儀表的指針偏向右側(cè),則向右測尋找,偏向左方,則向左方尋找,逐漸縮小故障的距離位置,直到指針位于正中間?绮诫妷悍ǖ牟僮鞑襟E如下,首先在目標(biāo)電纜加脈沖電源升壓3~5kV,然后把跨步電壓指示器,通過專用連線與探棒相連,把功能鍵旋至跨步和較大靈敏度,探棒相隔2m左右,在初測故障點附近,插入土壤,選擇合適靈敏度,觀察指針指向,若電壓為+,指針往+方向有規(guī)律擺動,說明故障點在紅棒方向,向紅棒方向移動一間隔,若電壓仍為+,說明故障點仍在紅棒方向,繼續(xù)移動紅棒,直到電壓為-,指針往-方向擺動,調(diào)節(jié)紅棒,使跨步電壓為0,兩棒中心為故障點位置。
3.聲測定點法
聲測法,顧名思義是按照故障電力電纜的釋放電聲查找故障,聲測定點法適合電纜主絕緣故障的準(zhǔn)確定點。利用故障點在高壓沖擊時的擊穿放電聲音進行準(zhǔn)確的定位。其工作原理首先需要一個能使故障點產(chǎn)生規(guī)則放電的裝置,利用該裝置使故障點放電,然后才可以在初測的距離附近,沿電纜線路,用拾音器來接收故障點的放電聲波,如果已經(jīng)聽到有規(guī)律的啪啪聲,故障點就在此附件,此時沿電纜走向,前后移動定點儀,最后集中于較響點,以此來確定故障點準(zhǔn)確位置。明敷電纜可根據(jù)聽覺直接查找,而暗敷電纜則首先需求表明電力電纜的走向,在電聲較小時借助助聽器或聽診器放大電聲的辦法進行查找。
二、電力電纜故障點定位新技術(shù)
1.高頻感應(yīng)定位法
通過利用高頻信號波發(fā)生裝置向電力電纜輸入高頻電流,由此產(chǎn)生高頻電磁波,并由地上探頭沿著電力電纜的路徑接收電力電纜周邊的高頻電磁場,電磁場的變化經(jīng)接收和處理直接顯示于液晶屏幕上,按照顯示數(shù)值的大小判定故障點位置。高頻感應(yīng)定位法和傳統(tǒng)音頻感應(yīng)定位法更具優(yōu)勢,高頻信號源比音頻信號源更易實現(xiàn)且制造簡單,也可減少定點探測設(shè)備的體積和重量,為小型化、便攜式設(shè)備創(chuàng)造更為有利的條件。
2.紅外熱象技術(shù)
電力電纜過載,芯線的溫度急劇攀升,由此可以對電力電纜的芯線溫度變化作為判定故障位置的依據(jù)。采用紅外熱象儀掃描電力電纜表面,拍攝表面溫度場的分布圖像,進一步處理得到溫度場的數(shù)值分布,然后可根據(jù)已建立的傳熱數(shù)學(xué)模型、電纜結(jié)構(gòu)參數(shù)、物性參數(shù)、環(huán)境溫度和表面溫度對電力電纜芯線的溫度進行反演計算,從而可以實現(xiàn)電力電纜芯線溫度的非接觸故障探測。正是紅外技術(shù)不需接觸設(shè)備,不要求設(shè)備停運,且具有操作簡便、檢測速度快、工作效率高等優(yōu)點,在未來的電纜故障檢測中,紅外熱像技術(shù)必將發(fā)揮更大的作用。
電力電纜故障點定位應(yīng)借助先進的測量儀器和檢測設(shè)備,準(zhǔn)確、快速地確定電力電纜故障點的位置,為及時處理故障贏得寶貴時間。本文通過介紹我國電力電纜的故障類型及診斷,并重點就電力電纜故障的檢測和電力電纜故障點定位新技術(shù)進行探討分析,旨在促進交流和學(xué)習(xí),通過理論研究為我國電力事業(yè)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟效益和社會效益。