探討外加直流原理的高壓電力電纜外護層帶電測試方法

郝斌

（河北國華定州發電有限責任公司，河北定州073000）

探討外加直流原理的高壓電力電纜外護層帶電測試方法

郝斌

（河北國華定州發電有限責任公司，河北定州073000）

介紹了被廣泛應用于500 kV及以下電壓等級的輸配電線路中的電力電纜，電纜的生產質量、施工質量、運行維護不善等諸多因素將造成電纜故障，其中，以排管為主要敷設方式的單芯電纜外護層接地系統出現故障后很難查找定位，并且電纜外護層出現故障后，在運行過程中將直接危及電纜本體的穩定運行，造成停電事故。根據電纜外護層接地系統的接線方式，利用電流分流原理對基于外加直流原理的高壓電力電纜外護層帶電測試方法進行探討，在不停電情況下，判斷電纜外護層故障區域，驗證接線方式的正確性。

電力電纜；外護層；帶電測試；外加直流原理

隨著城市化的不斷發展，電力電纜因其受外界環境影響小、安全可靠、隱蔽、耐用并且還可減少線路走廊用地等顯著優點，而被廣泛應用于500 kV及以下電壓等級的輸配電線路中。目前，電纜外護層的帶電檢測方法主要是以接地環流測試為主，通過周期測試可發現電纜外護層接地電流突變等異常現象，但是該方法無法確定接地點的具體位置，并且作為判定依據不夠充分。通過采用外加直流的方法，在設備不停電的前提下，利用直流電流分流原理，通過多次測量，判斷電纜外護層的絕緣狀況和交叉互聯系統的接線正確性。

1 單芯電纜外護層接地故障的危害

單芯電纜外護層接地故障會使電纜外護層形成接地回路，產生環流，迫使電纜外護層發熱，導致電纜的散熱性能下降，電纜的輸送容量下降。同時，電纜外護層破損處的持續放電使外護層受到電化腐蝕，待空氣及水分進入絕緣，使主絕緣產生水樹老化的概率增加，易產生局部放電和引發電樹枝，破損處的放電也會逐步損傷主絕緣，最終會導致電纜主絕緣損壞而引發停電事故。

2 外加直流法測試原理

自制直流裝置，使用蓄電池一組作為直流源，串聯一組電抗，起到隔離交流電流分量的作用，在電纜外護層保護接地箱或交叉互聯箱處，注入一定量的直流電流，在相鄰的直接接地箱或交叉互聯箱相應的回路上測量流過的直流電流，通過比較注入電流與流出電流的大小，判斷該區段電纜外護層的絕緣狀況或交叉互聯的接線正確性。

使用12 V、100 Ah鉛酸蓄電池作為直流源；使用電焊機作為串聯電抗，通過變換使用副邊大、中、小電流線圈和原邊220 V、380 V線圈可以改變輸入直流的大小；測量表計使用FLUKE 317型卡鉗式交直流兩用電流表。

3 外加直流法測試電纜外護層絕緣狀況

以在電纜任意一交叉互聯箱處注入直流電流為例說明測試原理：如圖1所示，E為蓄電池，作為提供直流電流的電源；L為電抗，起阻斷交流作用，防止在此處形成交流環流通路。測量直流電流，使用的是卡鉗式直流電流表。在整個試驗測試過程中，對原來的電纜外護層接線方式不作任何改動。通過蓄電池E在電纜的交叉互聯箱處（或保護接地箱處）對電纜的外層鋁護套注入電流I，由于分流作用，將有I1，I2通過電纜的外護層分別向兩側的直接接地箱或交叉互聯箱流入，I＝I1+I2，如果電纜外護層絕緣良好，則Id1＝I1、Id2＝I2.通過比較Id1與I1、Id2與I2的電流差值，可以判斷電纜外護層的絕緣狀況。當Id1與I1、Id2與I2的電流相同時，則電纜外護層的絕緣良好；當Id1與I1或Id2與I2的電流相差較大時，則相應區段的電纜外護層絕緣嚴重受損；當Id1與I1、Id2與I2的電流相近時，有可能是測量誤差，應校對各測量點使用表計的誤差，并通過多次測量取其平均值，或加大直流電流以提升測量結果的準確性，從而判斷電纜外護層的絕緣狀況，并確定故障區域。

圖1 絕緣狀況測試原理圖

4 外加直流法驗證交叉互聯系統正確性

以在電纜任意一交叉互聯箱處注入直流電流為例說明測試原理：如圖2所示，任選交叉互聯箱作為直流電流注入點，在另一個交叉互聯箱和兩端直接接地箱測量流經的直流電流方向、大小，I＝I1+I2，若Id1＝I1、Id2＝Id3＝I2，則證明該相電纜的外護層交叉互聯接線是正確的；同理可驗證其他兩相電纜外護層交叉互聯的接線正確性。

圖2 交叉互聯正確性判斷測試原理圖

5 外加直流法應用實例分析

某220 kV輸電電纜型號為YJLW03-127/220-1×800，電纜長2.4 km，電纜敷設方式為隧道形式，外護層接地方式為交叉互聯形式，具體為#1塔直接接地箱，#1井交叉互聯箱，#2井交叉互聯箱，#3井直接接地箱，#4井交叉互聯箱，#5井交叉互聯箱，#2塔直接接地箱。在日常帶電檢測試驗中發現，#1塔至#3井直接接地箱之間三相接地環流數據異常，數值接近或超過100A，大于規程規定的接地電流與負荷比值＜20%注意值[1]，而#3井直接接地箱至#2塔之間的交叉互聯段接地類型相同，電流則較小，典型的測試數據如表1所示。由于該電纜在例行停電試驗時，外護層絕緣測試結果正常，所以可以排除外護層絕緣破損接地現象，初步懷疑該電纜#1塔至#3井直接接地箱之間電纜外護層交叉互聯存在接線錯誤缺陷。

表1 220 kV電纜外護層接地電流測試數據

為了驗證判斷正確性，同時不影響電廠正常并網運行，決定對該電纜進行外加直流法帶電測試，以在電纜#1井交叉互聯箱A相注入直流電流為例，測試結果如圖3所示。

直流電流分為2部分，較大的一部分（7.45A）通過A相流向#1塔直接接地箱，而其中又有一部分流向大地、并流回蓄電池，另一小部分通過B，C相流經#1井交叉互聯箱、#2井交叉互聯箱、#3井直接接地箱，再通過大地流回蓄電池；較小的一部分（4.0 A）通過B相流向#2井交叉互聯箱，再通過C相流向#3井直接接地箱，最后通過大地流回蓄電池。同理，#1井交叉互聯箱B，C相注入直流電流數據分析結果與A相相同。

圖3 在#1井交叉互聯箱A相注入直流電流測試數據

最終可以得出結論，該電纜#1塔至#3井直接接地箱之間電纜外護層不存在交叉互聯接線錯誤缺陷。排除了外護層交叉互聯接線錯誤缺陷后，進一步分析接地環流較大的原因，#1塔至#1井之間電纜為水平排列，而其他段電纜均為“品”字形排列，經環流計算判斷出排列方式是造成接地電流增大的原因。通過實際測量和數據分析驗證了外加直流法作為不停電判斷電纜外護層接線方式正確與否是準確可行的。

6 結束語

經實踐驗證，基于外加直流原理的高壓電力電纜外護層帶電測試方法，在判定外護層的絕緣狀況和判定外護層交叉互聯接線正確性方面，數據可靠、準確，方法簡單、實用。

電力系統越來越多地使用電力電纜，豐富并完善電力電纜帶電測試方法對推行電力設備狀態檢修有著重要的意義。外加直流高壓電纜外護層帶電測試方法不僅安全、高效，還可以有效地發現設備缺陷，避免設備重復停電，適用于各電壓等級的高壓電力電纜外護層帶電測試。

［1］國網北京電力建設研究院，安徽省電力科學研究院，東北電業管理局第二工程公司，等.GB 50150—2006電氣設備交接試驗標準［S］.北京：中國計劃出版社，2006.

［2］中華人民共和國建設部.GB 50168—2006電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規范［S］.北京：中國計劃出版社，2006.

［3］韓伯鋒.電力電纜試驗及檢測技術［M］.北京：中國電力出版社，2007.

〔編輯：劉曉芳〕

TM247

：A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.15.076

2095-6835（2017）15-0076-02

郝斌（1979—），男，山西陽泉人，大學本科，主要從事發電廠電氣設備檢修工作。