振蕩波電壓法在10 kV電纜故障查找中的應(yīng)用

趙崇幸

摘 要：針對目前10 kV電纜故障定位研究方法的不足，文章介紹了振蕩波電壓法的基本原理，結(jié)合該方法在江門新會供電局10 kV電纜局部放電測試中的應(yīng)用，從故障定位和缺陷查找二個方面分析了該方法的局部放電測試波形，分析結(jié)果表明，該方法對10 kV電纜的故障查找和定位具有較好的效果。

關(guān)鍵詞：電力電纜；故障定位；振蕩波電壓法

中圖分類號：TM247 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）30-0054-01

1 震蕩波的電壓方法理論依據(jù)

震蕩波的電壓方法是被廣泛的用于對電纜故障進(jìn)行檢測檢測的沖擊的高壓閃絡(luò)方法之中，其理論依據(jù)主要根據(jù)其電感線圈的串聯(lián)諧振以及電纜等值電容等原理，使發(fā)生故障的部位在諧振的過程中產(chǎn)生局部的放點(diǎn)。而發(fā)生故障的點(diǎn)在被擊穿之前，其儲存的能量電容的值與電流的電源值是相通的，與此同時對于較高頻率的行波信號出現(xiàn)短路的轉(zhuǎn)臺。電流波在發(fā)生反射的情況下系數(shù)為1，但是在電纜的遠(yuǎn)端開路現(xiàn)象過程中，其系數(shù)為負(fù)1，并且信號會出現(xiàn)全反射的現(xiàn)象直至到最終其能量消耗。在10 kV電纜之上高壓的信號的振幅的值遠(yuǎn)遠(yuǎn)的大于在故障點(diǎn)出現(xiàn)臨界擊穿現(xiàn)象時的電壓值，而電壓的波的穿過存在故障的點(diǎn)一定的時間之后，該故障點(diǎn)出現(xiàn)電離，并且擊穿放電。

并且在行波法中震蕩波電壓法也被廣泛的應(yīng)用，其根據(jù)局部的放電所發(fā)生信號對其位置跟蹤。在對于電纜的長度為L進(jìn)行電纜缺陷的檢測以及故障排除的工作中，脈沖將以速度V沿著進(jìn)行測試的終端進(jìn)行傳播。若我們假設(shè)在距離測試端X點(diǎn)發(fā)生局部放電現(xiàn)象，在此時脈沖不僅僅繼續(xù)向前傳播并且直至最末端，還在X點(diǎn)處發(fā)生了局部的反射。如果假設(shè)在局部放電發(fā)生之后第一個反射波再回到測試點(diǎn)所用的時間為t1，而第二個返回時間為t2，就能夠根據(jù)公式得出

t1=x/v，t2=[L+（L-X）]/v。

由t1和t2可以得出局部放電處的位置。

2 10 kV震蕩波的電壓電纜放電的相關(guān)監(jiān)測定位系 統(tǒng)應(yīng)用

為了消除配電網(wǎng)的安全隱患，新會供電局聯(lián)合廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院、江門供電局的實(shí)驗(yàn)研究所成功運(yùn)用10 kV震蕩波的電壓電纜放電的相關(guān)監(jiān)測定位系統(tǒng)，對其管轄范圍中的10 kV電纜開展大量的實(shí)驗(yàn)以及缺陷檢測工作。現(xiàn)在對缺陷查找以及故障定位具體的工作運(yùn)用過程進(jìn)行簡要分析。

2.1 故障定位應(yīng)用

在進(jìn)行故障定位的過程中，選取了110 kV元山站10 kV臨港線#19塔至10 kV臨港線#20塔的電纜震蕩波的局部放電現(xiàn)象檢測的相關(guān)實(shí)驗(yàn)作為范例進(jìn)行仔細(xì)研究。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容，此次電纜型號為YJV22，其工作電壓為8.7 kV以及15 kV，3芯，每個芯其截面的面積為240 mm2，進(jìn)行測試的全場930 m，投入運(yùn)行的時間為12 a。

2.1.1 波形的校正

在進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備階段，相關(guān)人員應(yīng)首先根據(jù)信號發(fā)射器對即將要進(jìn)行檢測的系統(tǒng)進(jìn)行校正準(zhǔn)備工作，并且始端對其所施加的幅值為100PC標(biāo)準(zhǔn)脈沖曲線。系統(tǒng)所接收到的反射波和入射波信號衰減程度較大。

2.1.2 局部放電測試

按照0.1 U0（U0為電壓的額定值）、0.3 UO、0.5 UO、0.7 UO、 0.9 UO、1.3 UO、1.5 UO、1.7 UO的加壓順序依照次序進(jìn)行施加電壓，并且準(zhǔn)確的記錄每次實(shí)驗(yàn)測試波形。在試驗(yàn)過程中產(chǎn)生振蕩頻率約為394 Hz。局部放電定位圖，如圖1所示。

2.1.3 分 析

在試驗(yàn)結(jié)束之后，相關(guān)人員應(yīng)再一次的測試該電纜的絕緣電阻是否合格。然后對于實(shí)驗(yàn)過程中所采集到的數(shù)據(jù)分析。電纜處于在不同的施加電壓的環(huán)境之下，電纜L1相、L2相、L3相進(jìn)行計算所得到介質(zhì)損耗的因數(shù)tanδ=0.1%，而介質(zhì)損耗的情況基本因?yàn)殡妷鹤兓a(chǎn)生變化。從上述分析可發(fā)現(xiàn)：對該電纜進(jìn)行振蕩波局部放電試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，A相電纜在835 m附近存在絕緣缺陷，B、C相電纜本體局放量超過要求值，建議對該電纜進(jìn)行停電處理，對上述位置進(jìn)行檢查，查明電纜本體故障原因并進(jìn)行更換。

2.2 在缺陷查找和定位中的運(yùn)用

選取220 kV新會站10 kV高壓室至10 kV同和線#1接線箱電纜的震蕩波的局部放電的檢測試驗(yàn)作為范例進(jìn)行仔細(xì)研究。此范例中被檢測的電纜的型號為YJV22，此電纜的工作電壓分別為8.7 kV以及15 kV，3芯。每個芯的橫截面積為240 mm2。電纜被檢測全長為357 m，投入運(yùn)行的是時間長達(dá)13 a。在對其進(jìn)行干擾波測試以及波形校準(zhǔn)所得到數(shù)據(jù)均符合相關(guān)的測試要求。

2.3 結(jié)果分析

試驗(yàn)結(jié)束后，對于采集數(shù)據(jù)到的進(jìn)行研究分析。該電纜處于不同的施加的電壓環(huán)境之下，電纜L1相、L2相、L3相進(jìn)行計算所得到tanδ=0.1%，并且電纜介質(zhì)損耗在通常情況下的基本不會因電壓變化而發(fā)生變化。局部放電定位圖，如圖2所示。

從上述的實(shí)驗(yàn)分析可以得出以下結(jié)論：此電纜距離測試端約326 m處存在集中性局部放電。運(yùn)行人員檢查時發(fā)現(xiàn)上述1處附近確實(shí)存在電纜絕緣缺陷情況。

3 結(jié) 語

通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，對于電纜進(jìn)行缺陷查找以及故障測試的實(shí)際操作過程中，運(yùn)用10 kV震蕩波電壓法實(shí)用簡單，便于操作，并且故障的定位精確度較高。需要注意的是，從科學(xué)發(fā)展宏觀的角度來看，不斷提升電纜在線監(jiān)測的理論和實(shí)踐水平，并且能夠準(zhǔn)確及時的發(fā)現(xiàn)電纜中所發(fā)生的故障并且能夠?qū)ζ溥M(jìn)行故障缺陷的排查將成為今后主要的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王潤卿，呂慶榮.電力電纜的安裝、運(yùn)行與故障測尋[M].北京：化學(xué)工業(yè) 出版社，2001.

[2] 陸國俊，熊俊，阮班義，等.用振蕩波電壓法檢測含有缺陷的10 kV交聯(lián) 聚乙烯電纜接頭實(shí)驗(yàn)[J].廣東電力，2011.（6）.

[3] 熊俊，陸國俊，陳志娟，等.一起10 kV電纜中間接頭擊穿故障的原因分 析[J].廣東電力，2011，（5）.