電力電纜故障診斷技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)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(gè)方面,因此一旦發(fā)生電力事故極有可能造成嚴(yán)重后果,務(wù)必快速定位故障并進(jìn)行修復(fù)。目前電力系統(tǒng)故障修復(fù)主要分為兩個(gè)部分,即電力故障診斷以及故障的修復(fù)。智能電網(wǎng)系統(tǒng)主要是指依據(jù)sCADA信息對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行拓?fù)浞治?并明確故障的內(nèi)容以及具體故障點(diǎn)。整個(gè)故障修復(fù)過程涉及大量的邏輯判斷,需要建立復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型,從而快速定位故障并準(zhǔn)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(duì)電力電纜故障診斷技術(shù)進(jìn)行探討。

1線路老化分析

常見的輸電線主要由絕緣層、導(dǎo)體層以及保護(hù)層3個(gè)部分組成。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的電力電纜,往往其保護(hù)層以及絕緣層會(huì)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(dāng)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(hù)層破裂、泄漏時(shí),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(huì)與空氣中的水分以及其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),出現(xiàn)老化等情況,進(jìn)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(dāng)電纜的絕緣部分摻雜有水分時(shí),基于電場(chǎng)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(dāng)長(zhǎng)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(qiáng),導(dǎo)電性逐漸增加,最終可能發(fā)生熱擊穿情況:當(dāng)長(zhǎng)期處于低溫運(yùn)行環(huán)境時(shí),由于氧化以及轉(zhuǎn)化等,水樹枝會(huì)進(jìn)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(jī)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(jī)械損傷是電力電纜常見的故障形式之一。通常當(dāng)電纜發(fā)生輕微損壞時(shí),線路依然可以保持高效運(yùn)行,而若損傷部位未能及時(shí)發(fā)現(xiàn),故障進(jìn)一步惡化,則有可能引發(fā)更大的事故。導(dǎo)致電力電纜機(jī)械損傷的原因包括:線路安裝工藝不到位,安裝時(shí)線路損傷嚴(yán)重:運(yùn)行時(shí)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(dǎo)致絕緣下降的主要原因包括:電纜終端不嚴(yán)密以及安裝工藝不達(dá)標(biāo)導(dǎo)致電纜絕緣層進(jìn)水,電纜保護(hù)套遭到破壞受潮:長(zhǎng)期的過電壓運(yùn)行也有可能導(dǎo)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(duì)于電力電纜故障的診斷主要包括故障的診斷、測(cè)距以及定位3個(gè)部分。故障診斷主要是對(duì)故障類型的判定以及嚴(yán)重程度的識(shí)別,從而有助于檢測(cè)人員利用合適的測(cè)距以及定位技術(shù)進(jìn)行進(jìn)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(cè)距則主要基于專業(yè)設(shè)備在電纜的一端進(jìn)行距離檢測(cè)?，F(xiàn)下通常采用行波測(cè)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(cè)技術(shù)更為直觀簡(jiǎn)單。電纜故障定位技術(shù)即依據(jù)故障測(cè)距的計(jì)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(diǎn)控制在一個(gè)較小的區(qū)間內(nèi),采用放電聲測(cè)法以及其他方式明確故障點(diǎn)的實(shí)際準(zhǔn)確位置。

4電力電纜故障診斷技術(shù)的應(yīng)用

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,對(duì)于電力供應(yīng)需求勢(shì)必越來越高,相應(yīng)的對(duì)于電力供應(yīng)質(zhì)量要求也更高。經(jīng)過多年的努力,我國電力供應(yīng)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(dāng)下應(yīng)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(qiáng)度、規(guī)避電力事故等方面。

震蕩波檢測(cè)技術(shù)是目前應(yīng)用較為普遍的離線電纜局放檢測(cè)技術(shù),其基于對(duì)充電后經(jīng)過系統(tǒng)檢測(cè)回路的電纜放電電流中的脈沖信號(hào)的診斷分析,可以對(duì)電纜中的放電情況以及故障點(diǎn)進(jìn)行判定。該技術(shù)多用于附件缺陷診斷以及帶絕緣屏蔽機(jī)構(gòu)電纜的檢測(cè)。該技術(shù)同時(shí)也是當(dāng)下國際上應(yīng)用最為先進(jìn)的技術(shù)手段,可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地判定電纜當(dāng)下的健康狀況,并及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患,及時(shí)預(yù)警,為電纜長(zhǎng)期可靠地運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。

首先,對(duì)于需要檢測(cè)的電纜進(jìn)行直流加壓,直至電壓值達(dá)到預(yù)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(cè)電纜的電容產(chǎn)生諧振,在被檢測(cè)的電纜終端得到阻尼震蕩電壓。綜合分析電纜運(yùn)行等信息,整個(gè)檢測(cè)技術(shù)利用固定電感與被檢測(cè)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(hào)頻譜較寬,可以達(dá)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(chǎng)的干擾信號(hào),有助于電纜局部放電的檢測(cè)以及在線監(jiān)測(cè)。目前應(yīng)用最為廣泛的脈沖電流法主要采用局部放電信號(hào)頻譜內(nèi)的低頻段區(qū)間,來避開無線電信號(hào),使得信號(hào)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(cè)方法應(yīng)用越來越普遍,超高頻的優(yōu)勢(shì)在于可以有效避開幾百兆赫茲以下的信號(hào)干擾,從而得到較好的信噪比。但實(shí)際因?yàn)榫植糠烹娔芰恐饕植荚趲装僬缀掌澮詢?nèi),超高頻的效果并不理想,往往比較難進(jìn)行局部放電的定量以及模式判定。此外,該方式對(duì)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(cè)模式,依據(jù)震蕩波電壓情況下電力電纜的局部放電測(cè)定,對(duì)放電進(jìn)行檢測(cè),構(gòu)建故障識(shí)別機(jī)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(zhǔn)確地判定電纜故障形式,并基于智能電網(wǎng)對(duì)電纜電線故障形式與智能化的綜合識(shí)別,可較為快速地對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行判定,并在較短的時(shí)間內(nèi)做出相應(yīng)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(fù)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(cè)技術(shù)已經(jīng)難以應(yīng)對(duì)當(dāng)下龐大的電力系統(tǒng)需求,所以基于更為先進(jìn)的故障診斷技術(shù)進(jìn)行快速定位故障并及時(shí)作出響應(yīng)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(cè)技術(shù),主要基于阻尼震蕩波寬帶脈沖電流方式進(jìn)行檢測(cè)、定位等,利用脈沖分離技術(shù)與多模式分離檢測(cè)方式,快速、準(zhǔn)確地識(shí)別電纜故障形式,并通過對(duì)放電樣本庫與智能化綜合分析識(shí)別軟件進(jìn)行檢測(cè)以及故障識(shí)別,從而大大提升電網(wǎng)的效率,縮短故障對(duì)用戶的影響范圍,提高當(dāng)下線路故障檢修效率,進(jìn)一步推動(dòng)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(shì)。隨著用電需求以及用電質(zhì)量要求越來越高,電力人員應(yīng)當(dāng)清楚意識(shí)到智能電網(wǎng)的重要性,并不斷學(xué)習(xí)、實(shí)踐,積累大量豐富經(jīng)驗(yàn),逐步完善我國智能電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè),保障電力供應(yīng)的可靠性與穩(wěn)定性。