电力电缆故障诊断技术在智能电网中的应用研究

引言

现代电力能源关系到人们日常生活与生产等各个方面,因此一旦发生电力事故极有可能造成严重后果,务必快速定位故障并进行修复。目前电力系统故障修复主要分为两个部分,即电力故障诊断以及故障的修复。智能电网系统主要是指依据sCADA信息对电力网络系统进行拓扑分析,并明确故障的内容以及具体故障点。整个故障修复过程涉及大量的逻辑判断,需要建立复杂的数学模型,从而快速定位故障并准确做出处理。电力电缆故障诊断技术已然成为现下电网系统的主要技术之一,因此有必要对电力电缆故障诊断技术进行探讨。

1线路老化分析

常见的输电线主要由绝缘层、导体层以及保护层3个部分组成。对于长时间运行的电力电缆,往往其保护层以及绝缘层会发生老化或者损坏。一般情况下,充油电缆的本体、接头与终端部分的绝缘纸往往浸润在绝缘油中,不易发生老化情况。而当电缆出现形变或者在外部作用力的干扰下发生绝缘层以及保护层破裂、泄漏时,充油电缆的绝缘效果将大大降低,极有可能引发重大的安全事故。充电的绝缘油会与空气中的水分以及其他物质发生反应,出现老化等情况,进一步降低绝缘效果。

金属屏蔽层损坏以及水树老化等均是交联聚乙烯电缆最为常见的故障情况。当电缆的绝缘部分掺杂有水分时,基于电场局部集中在绝缘体中构成树枝状老化损坏情况即为水树。而当长期处于高温环境中,水树逐渐发生氧化,吸水效果大大增强,导电性逐渐增加,最终可能发生热击穿情况:当长期处于低温运行环境时,由于氧化以及转化等,水树枝会进一步转变为电树枝。

2其他故障原因分析

其他常见的电力电缆故障主要包括机械类损伤故障、电力电缆绝缘层绝缘性能降低、过电压故障以及绝缘老化故障等。其中,机械损伤是电力电缆常见的故障形式之一。通常当电缆发生轻微损坏时,线路依然可以保持高效运行,而若损伤部位未能及时发现,故障进一步恶化,则有可能引发更大的事故。导致电力电缆机械损伤的原因包括:线路安装工艺不到位,安装时线路损伤严重:运行时外作用力损坏电缆,电缆金属铠装遭到破坏:自然天气等造成线路损坏。导致绝缘下降的主要原因包括:电缆终端不严密以及安装工艺不达标导致电缆绝缘层进水,电缆保护套遭到破坏受潮:长期的过电压运行也有可能导致绝缘层被击穿,最终诱发故障等。

3电力电缆故障诊断技术分析

对于电力电缆故障的诊断主要包括故障的诊断、测距以及定位3个部分。故障诊断主要是对故障类型的判定以及严重程度的识别,从而有助于检测人员利用合适的测距以及定位技术进行进一步操作。明确故障电阻为封闭性故障或者闪络故障,是单相故障还是两相、三相故障,是高阻故障还是低阻故障,是短路故障还是开路故障。电缆故障位置的测距则主要基于专业设备在电缆的一端进行距离检测。现下通常采用行波测距技术。低阻和短路故障则主要采用低压脉冲反射的方式,相较于传统的电桥检测技术更为直观简单。电缆故障定位技术即依据故障测距的计算结果,结合电缆铺设方向,从而大致判断出故障的具体位置,并将故障点控制在一个较小的区间内,采用放电声测法以及其他方式明确故障点的实际准确位置。

4电力电缆故障诊断技术的应用

随着经济的快速发展,对于电力供应需求势必越来越高,相应的对于电力供应质量要求也更高。经过多年的努力,我国电力供应技术取得了一定的突破,但现阶段电网结构依然存在不足,需要不断完善。电力电子设备是当下应用较为普遍的系统故障诊断以及调控技术,可以用于电网潮流调配、提升电网结构强度、规避电力事故等方面。

震荡波检测技术是目前应用较为普遍的离线电缆局放检测技术,其基于对充电后经过系统检测回路的电缆放电电流中的脉冲信号的诊断分析,可以对电缆中的放电情况以及故障点进行判定。该技术多用于附件缺陷诊断以及带绝缘屏蔽机构电缆的检测。该技术同时也是当下国际上应用最为先进的技术手段,可以实时准确地判定电缆当下的健康状况,并及时发现安全隐患,及时预警,为电缆长期可靠地运行奠定基础。

首先,对于需要检测的电缆进行直流加压,直至电压值达到预定值:其次,合上高压固态开关,利用设备电感以及被检测电缆的电容产生谐振,在被检测的电缆终端得到阻尼震荡电压。综合分析电缆运行等信息,整个检测技术利用固定电感与被检测电缆形成的阻尼震荡回路,利用配置保证电压震荡频次与工频频次相符。

通常局部放电所得到的电脉冲信号频谱较宽,可以达到几百兆赫兹,因此可以在获得尽可能多的放电信息的情况下,可靠地过滤现场的干扰信号,有助于电缆局部放电的检测以及在线监测。目前应用最为广泛的脉冲电流法主要采用局部放电信号频谱内的低频段区间,来避开无线电信号,使得信号中所存在的信息量较少,抗干扰能力较低。近些年超高频检测方法应用越来越普遍,超高频的优势在于可以有效避开几百兆赫兹以下的信号干扰,从而得到较好的信噪比。但实际因为局部放电能量主要分布在几百兆赫兹以内,超高频的效果并不理想,往往比较难进行局部放电的定量以及模式判定。此外,该方式对于绝缘内部气隙放电的诊断效果也并不理想。

采用阻尼震荡波电压检测模式,依据震荡波电压情况下电力电缆的局部放电测定,对放电进行检测,构建故障识别机制。基于脉冲分离技术的抵御干扰与多模式分离技术,可以较为快速、准确地判定电缆故障形式,并基于智能电网对电缆电线故障形式与智能化的综合识别,可较为快速地对故障点进行判定,并在较短的时间内做出相应的故障处理,尽可能保证供电稳定性与可靠性。

5结语

近些年我国电网系统规模越来越大,电力电缆线路架构越来越复杂,因此出现的问题也越来越多。传统的电力电缆故障检测技术已经难以应对当下庞大的电力系统需求,所以基于更为先进的故障诊断技术进行快速定位故障并及时作出响应就显得尤为重要。阻尼震荡波电压情况下的交联聚乙烯电缆局部放电检测技术,主要基于阻尼震荡波宽带脉冲电流方式进行检测、定位等,利用脉冲分离技术与多模式分离检测方式,快速、准确地识别电缆故障形式,并通过对放电样本库与智能化综合分析识别软件进行检测以及故障识别,从而大大提升电网的效率,缩短故障对用户的影响范围,提高当下线路故障检修效率,进一步推动电网系统的智能化发展。

智能电网是未来电力电网的主要发展趋势。随着用电需求以及用电质量要求越来越高,电力人员应当清楚意识到智能电网的重要性,并不断学习、实践,积累大量丰富经验,逐步完善我国智能电网系统建设,保障电力供应的可靠性与稳定性。