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    电力电缆的故障探测和预防措施

     电力电缆具有施工方便、安全可靠的优势,在现代电网尤其是城市电网中得到了日益广泛的应用。但是,电力电缆一般都铺设在地下管道中,一旦出现故障查找和确定故障点位十分不便。当前经常使用的离线定位技术虽然比较成熟,然而故障定位比较费时,往往会给给用户造成很大的不便。随着技术的不断发展,各种在线故障定位技术逐步趋于成熟,而合理选择故障探测方法也就备受电缆运行人员的关注。
      一、电力电缆故障分类
      要想在电力电缆发生故障时迅速找到故障位置,快速进行抢修,保障对电力用户的供电,首先要清楚电力电缆常见的故障类型。现阶段,电力电缆的常见故障类型主要包括以下几种:
      1.机械性损伤
      根据多年的经验,这种故障在电力电缆故障中所占的比例最大,一般会占到故障总量的半数以上。此类故障主要是由于电缆受外力作用产生损伤继而引发的故障。特别是某些机械性损伤比较轻微,并不会立即发生故障反应,但是在数月或数年之后才逐步发展为故障。
      2.绝缘受潮
      由于城市的电力电缆多布设于地下管道中,由于受到长时间潮湿环境的作用,易使电缆的绝缘度降低,进而引发故障。
      3.绝缘老化
      电缆的绝缘材料老化一直是电缆制造领域的难题。特别是在恶劣自然环境中的电缆,其绝缘老化速度会明显加快。由于绝缘老化引发的故障多见于长时间使用后的电力电缆线路中。
      4.设计或制作工艺不良
      由于电力电缆的质量低劣或实际施工中偷工减料造成电力电缆达不到设计标准而诱发的故障。
      二、电力电缆故障的探测方法
      依据上述电缆故障的类型,国内外形成了各种不同的故障探测与测试方法。但是这些方法的基本步骤是大致相同的。一般来说,首先要进行故障诊断,初步确定故障的类型;然后根据诊断结果,进故障定位,初步确定故障发生的大致部位;最后,再进行故障点的精确定位。具体而言,电力电缆的故障探测方法主要由以下几种: 
      1.电桥法及低压脉冲反射法 
      这种方法曾经是电力电缆故障探测的重要方法。这两种探测方法的优势在于对低阻线路故障的探测较为准确,但是对高阻电路就不太适合了。有部分技术人员用这两种方法进行高阻故障探测时,通过加大电流的方式烧穿绝缘,以实现降低线路电阻的目的。这样做的弊端在于对电力电缆的完好部分也会产生不利影响。因此,为了解决电缆线路的高阻故障,技术人员提出了高压电流闪测法,并在实际探测中得到了广泛应用,但是这种方法需要技术人员的经验辅助,降低误差一直是这种方法技术革新的关键点。 
      2.二次脉冲法 
      二次脉冲法的原理是通过低压脉冲和高压发生器,在故障电缆线路中发射冲击脉冲并在故障处产生一个电弧。在电弧产生的瞬间,会在仪器内部发射出一个低压脉冲,这个脉冲到达电缆故障处时会造成短路,短路产生的反射波会被记忆在仪器中。在电弧过后,在发射一个低压测量脉冲,这个脉冲会通过故障点到达电缆末端,并诱发一次开路反射。最后,将上述两次低压脉冲的波形进行对比即可准确获知故障点的部位。电缆故障探测仪会根据上述原理自动匹配,然后判断和计算出故障点的距离。二次脉冲法在电缆故障探测领域的应用使高阻故障判断与低阻故障判断同样简单,因此得到了广泛应用。 
      3.基于零序直流原理的电力电缆故障检测 
      此故障检测方法的基本原理是,当电网正常工作时各分支线路的零序直流的数值极小,一般不超过0.5mA,如果电网运行中发生单相接地故障,该分支线路中的零序直流将迅速增大,一般可达到50mA左右。因此,零序直流的迅速增大可以作为电缆线路接地故障的重要判断指标。基于上述原理,我们可以在电缆线路各个支路的出线短监测零序直流的大小,一旦电网出现故障就可循序锁定故障支路,然后再利用上节提到的二次脉冲法对故障点位进行精确定位,并迅速排除故障。 
      三、电力电缆故障的预防 
      电力电缆是城市电网的重要组成部分,其完全运行对电网的正常工作具有重要意义。因此,电网管理和维护人员不仅要能够迅速进行故障定位和排除故障,还要积极进行电力电缆故障的预防,其具体措施包括以下点:
      1.加强电力电缆的反外损失工作。
      由第一节的分析可知,电力电缆故障中由一半以上是由于机械外力损伤造成的。因此,一定要加大巡查力度,将电力电缆的外损几率降到最低。具体而言,电力公司要制定和完善地下管线的巡查制度;加强对监护员的培训和考核制度;在巡查过程中发现有违章情况应及时整改。
      2.做好日常维护
      电力公司要加大电力电缆的日常维护工作,保证电缆线路经常处于最佳工作状态,此外,很多电力电缆的故障都是人为操作因素引发的,因此要加强操作人员的培训,提高他们的责任心和专业技术水平,避免在工作的不规范操作和误操作,提高电网运行的可靠性。
      3.重视电力电缆的通道选择
      城市的电力电缆均布设于地下管道之中,通道选择是否合理是影响电缆安全运行的重要因素。由于土壤的成分、酸碱度和含水度对电力电缆的影响极大,因此施工前必须对通道所处的土壤环境进行分析,尽量避开对电力电缆有较强腐蚀作用的土壤环境。
      4.积极进行电力电缆新材料的开发和利用
      在以前,电力电缆主要采用油质绝缘。其优势是制作工艺简单、成本低、寿命长,因此曾经占据了电缆市场的主要份额。但是这种电缆的缺点也十分明显:绝缘油容易流通,并对电缆的安全运行构成潜在威胁。随着交联聚乙烯电缆的出现,油质绝缘迅速被淘汰。因此,我们必须重视电力电缆制造领域的新材料研发和应用,通过供给性能更优越的电力电缆,提高电网的安全系数。
      四、结语
      电力电缆故障的种类繁多,原因复杂多样,探测和故障定位极为困难。因此,在电网运行过程中,要从更新故障探测方法和加大故障预防力度两方面同时发力,依靠高素质巡查人员的努力工作,方可将电力电缆的故障率降到最低水平。

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