電力電纜故障診斷技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應用研究

引言

現(xiàn)代電力能源關(guān)系到人們?nèi)粘Ｉ钆c生產(chǎn)等各個方面,因此一旦發(fā)生電力事故極有可能造成嚴重后果,務必快速定位故障并進行修復。目前電力系統(tǒng)故障修復主要分為兩個部分,即電力故障診斷以及故障的修復。智能電網(wǎng)系統(tǒng)主要是指依據(jù)sCADA信息對電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行拓撲分析,并明確故障的內(nèi)容以及具體故障點。整個故障修復過程涉及大量的邏輯判斷,需要建立復雜的數(shù)學模型,從而快速定位故障并準確做出處理。電力電纜故障診斷技術(shù)已然成為現(xiàn)下電網(wǎng)系統(tǒng)的主要技術(shù)之一,因此有必要對電力電纜故障診斷技術(shù)進行探討。

1線路老化分析

常見的輸電線主要由絕緣層、導體層以及保護層3個部分組成。對于長時間運行的電力電纜,往往其保護層以及絕緣層會發(fā)生老化或者損壞。一般情況下,充油電纜的本體、接頭與終端部分的絕緣紙往往浸潤在絕緣油中,不易發(fā)生老化情況。而當電纜出現(xiàn)形變或者在外部作用力的干擾下發(fā)生絕緣層以及保護層破裂、泄漏時,充油電纜的絕緣效果將大大降低,極有可能引發(fā)重大的安全事故。充電的絕緣油會與空氣中的水分以及其他物質(zhì)發(fā)生反應,出現(xiàn)老化等情況,進一步降低絕緣效果。

金屬屏蔽層損壞以及水樹老化等均是交聯(lián)聚乙烯電纜最為常見的故障情況。當電纜的絕緣部分摻雜有水分時,基于電場局部集中在絕緣體中構(gòu)成樹枝狀老化損壞情況即為水樹。而當長期處于高溫環(huán)境中,水樹逐漸發(fā)生氧化,吸水效果大大增強,導電性逐漸增加,最終可能發(fā)生熱擊穿情況:當長期處于低溫運行環(huán)境時,由于氧化以及轉(zhuǎn)化等,水樹枝會進一步轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌渲Α?

2其他故障原因分析

其他常見的電力電纜故障主要包括機械類損傷故障、電力電纜絕緣層絕緣性能降低、過電壓故障以及絕緣老化故障等。其中,機械損傷是電力電纜常見的故障形式之一。通常當電纜發(fā)生輕微損壞時,線路依然可以保持高效運行,而若損傷部位未能及時發(fā)現(xiàn),故障進一步惡化,則有可能引發(fā)更大的事故。導致電力電纜機械損傷的原因包括:線路安裝工藝不到位,安裝時線路損傷嚴重:運行時外作用力損壞電纜,電纜金屬鎧裝遭到破壞:自然天氣等造成線路損壞。導致絕緣下降的主要原因包括:電纜終端不嚴密以及安裝工藝不達標導致電纜絕緣層進水,電纜保護套遭到破壞受潮:長期的過電壓運行也有可能導致絕緣層被擊穿,最終誘發(fā)故障等。

3電力電纜故障診斷技術(shù)分析

對于電力電纜故障的診斷主要包括故障的診斷、測距以及定位3個部分。故障診斷主要是對故障類型的判定以及嚴重程度的識別,從而有助于檢測人員利用合適的測距以及定位技術(shù)進行進一步操作。明確故障電阻為封閉性故障或者閃絡(luò)故障,是單相故障還是兩相、三相故障,是高阻故障還是低阻故障,是短路故障還是開路故障。電纜故障位置的測距則主要基于專業(yè)設(shè)備在電纜的一端進行距離檢測?，F(xiàn)下通常采用行波測距技術(shù)。低阻和短路故障則主要采用低壓脈沖反射的方式,相較于傳統(tǒng)的電橋檢測技術(shù)更為直觀簡單。電纜故障定位技術(shù)即依據(jù)故障測距的計算結(jié)果,結(jié)合電纜鋪設(shè)方向,從而大致判斷出故障的具體位置,并將故障點控制在一個較小的區(qū)間內(nèi),采用放電聲測法以及其他方式明確故障點的實際準確位置。

4電力電纜故障診斷技術(shù)的應用

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,對于電力供應需求勢必越來越高,相應的對于電力供應質(zhì)量要求也更高。經(jīng)過多年的努力,我國電力供應技術(shù)取得了一定的突破,但現(xiàn)階段電網(wǎng)結(jié)構(gòu)依然存在不足,需要不斷完善。電力電子設(shè)備是當下應用較為普遍的系統(tǒng)故障診斷以及調(diào)控技術(shù),可以用于電網(wǎng)潮流調(diào)配、提升電網(wǎng)結(jié)構(gòu)強度、規(guī)避電力事故等方面。

震蕩波檢測技術(shù)是目前應用較為普遍的離線電纜局放檢測技術(shù),其基于對充電后經(jīng)過系統(tǒng)檢測回路的電纜放電電流中的脈沖信號的診斷分析,可以對電纜中的放電情況以及故障點進行判定。該技術(shù)多用于附件缺陷診斷以及帶絕緣屏蔽機構(gòu)電纜的檢測。該技術(shù)同時也是當下國際上應用最為先進的技術(shù)手段,可以實時準確地判定電纜當下的健康狀況,并及時發(fā)現(xiàn)安全隱患,及時預警,為電纜長期可靠地運行奠定基礎(chǔ)。

首先,對于需要檢測的電纜進行直流加壓,直至電壓值達到預定值:其次,合上高壓固態(tài)開關(guān),利用設(shè)備電感以及被檢測電纜的電容產(chǎn)生諧振,在被檢測的電纜終端得到阻尼震蕩電壓。綜合分析電纜運行等信息,整個檢測技術(shù)利用固定電感與被檢測電纜形成的阻尼震蕩回路,利用配置保證電壓震蕩頻次與工頻頻次相符。

通常局部放電所得到的電脈沖信號頻譜較寬,可以達到幾百兆赫茲,因此可以在獲得盡可能多的放電信息的情況下,可靠地過濾現(xiàn)場的干擾信號,有助于電纜局部放電的檢測以及在線監(jiān)測。目前應用最為廣泛的脈沖電流法主要采用局部放電信號頻譜內(nèi)的低頻段區(qū)間,來避開無線電信號,使得信號中所存在的信息量較少,抗干擾能力較低。近些年超高頻檢測方法應用越來越普遍,超高頻的優(yōu)勢在于可以有效避開幾百兆赫茲以下的信號干擾,從而得到較好的信噪比。但實際因為局部放電能量主要分布在幾百兆赫茲以內(nèi),超高頻的效果并不理想,往往比較難進行局部放電的定量以及模式判定。此外,該方式對于絕緣內(nèi)部氣隙放電的診斷效果也并不理想。

采用阻尼震蕩波電壓檢測模式,依據(jù)震蕩波電壓情況下電力電纜的局部放電測定,對放電進行檢測,構(gòu)建故障識別機制?；诿}沖分離技術(shù)的抵御干擾與多模式分離技術(shù),可以較為快速、準確地判定電纜故障形式,并基于智能電網(wǎng)對電纜電線故障形式與智能化的綜合識別,可較為快速地對故障點進行判定,并在較短的時間內(nèi)做出相應的故障處理,盡可能保證供電穩(wěn)定性與可靠性。

5結(jié)語

近些年我國電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)模越來越大,電力電纜線路架構(gòu)越來越復雜,因此出現(xiàn)的問題也越來越多。傳統(tǒng)的電力電纜故障檢測技術(shù)已經(jīng)難以應對當下龐大的電力系統(tǒng)需求,所以基于更為先進的故障診斷技術(shù)進行快速定位故障并及時作出響應就顯得尤為重要。阻尼震蕩波電壓情況下的交聯(lián)聚乙烯電纜局部放電檢測技術(shù),主要基于阻尼震蕩波寬帶脈沖電流方式進行檢測、定位等,利用脈沖分離技術(shù)與多模式分離檢測方式,快速、準確地識別電纜故障形式,并通過對放電樣本庫與智能化綜合分析識別軟件進行檢測以及故障識別,從而大大提升電網(wǎng)的效率,縮短故障對用戶的影響范圍,提高當下線路故障檢修效率,進一步推動電網(wǎng)系統(tǒng)的智能化發(fā)展。

智能電網(wǎng)是未來電力電網(wǎng)的主要發(fā)展趨勢。隨著用電需求以及用電質(zhì)量要求越來越高,電力人員應當清楚意識到智能電網(wǎng)的重要性,并不斷學習、實踐,積累大量豐富經(jīng)驗,逐步完善我國智能電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè),保障電力供應的可靠性與穩(wěn)定性。