摘要：电力电缆是在电力系统中用于传输和分配电能的电力设备。电力电缆经常用作发电厂、变电站以及工矿企业的动力引入和引出线，当电力线路需跨越江河、铁路、公路等时也常用电缆线路；而随着城市发展，为了美化环境，用电负荷的增加，又希望减少线路走廊用地，很多国家已将高压电缆用作城市的输电线路。运行经验表面，高压电缆护层在进行接地作业的过程中容易出现故障，影响供电可靠性。故而需要电缆运维部门及人员加强对高压电缆护层接地故障查找技术的分析，并及时排除故障。
关键词：高压；电缆护层；接地故障；查找技术
一、高压电缆护层接地现状
1.1对高压电缆护层试验重视度不够
目前我国在高压电缆运维工作中，过于重视电缆主绝缘的耐压试验，从而忽视了对高压电缆护层的试验与测试，导致护层的潜在的问题得不到及时的发现和解决，以至于出现故障的概率增大。针对施工质量不过关这一问题，电力验收人员应该加大对高压交联电缆的交接试验项目的重视，制定严格标准并执行。
1.2高压电缆护层接地保护不合理
除了高压电缆本身护层质量问题，施工人员在敷设高压电缆时，往往会疏忽了对高压电缆护层接地的保护措施，施工质量不过关导致高压电缆在超负荷运行时护层老化加速。
1.3对高压电缆护层检修作业不到位
目前，我国电网不断扩建，尽管电缆运维部门会定期对电缆线路进行检测，但因为线路多，检查时工作量大，检修周期长，以至于相关工作人员难免会遗漏对部分高压电缆护层的检修，从而导致故障的出现。一旦高压电缆护层接地系统遭到破坏，护层对地电压就会上升至危险的数值。
二、高压电缆护层接地故障查找技术的应用
2.1阻抗法
一般而言，阻抗法在运用的过程中主要包含两种技术手段：电桥法以及分布参数计算高阻故障法。
所谓的电桥法，指的是在实际的操作过程中利用四臂电桥，对电缆线芯的直流电阻进行有效的测量，随后需要对电缆长度进行测量，并记录相关的数据。最后依据按电缆长度与电阻或电容的正比例关系，对故障点所在的位置进行科学的计算。事实上，电阻电桥法、电容电桥法以及高压电桥法在运用的过程中，能够对电力电缆的低阻故障、断线故障以及电缆护层接地故障进行有效的定位。
分布参数计算高阻故障法在运用的过程中，其核心理论思想就是基于分布参数线路理论。一般而言，电力运维人员在进行相关操作的过程中，需要对高阻故障的电缆施加正弦高压信号，在这一步骤完成之后，高阻故障点会出现闪络现象。最后电缆运维人员依照分布参数线路理论，对各点的电压与电流进行有效计算，最后计算出故障所在的位置。
2.2行波法
图1 低压脉冲反射法测距系统原理图
行波法在运用的过程中主要包括驻波法以及脉冲反射法。所谓的驻波法是将电力电缆作为高频传输线，并以此为基础实现对于驻波谐振现象的观察和分析，从而实现对于断线故障等故障的测量。脉冲反射法主要包含高压脉冲电压法、二次脉冲法等。一般而言，低压脉冲反射法主要被运用在低阻、断线故障中，而高压脉冲电流法等方法则普遍被运用在高阻故障。低压脉冲反射法测距系统原理图如图1所示。
如图1所示，向故障电缆输入低压脉冲，其将会沿着电缆寻找其中的阻抗不匹配点。当遇到电缆故障点时，输入的低压脉冲将会反射，此时仪器通过对反射脉冲特性的分析，可以确定故障类型。
2.3跨步电压法
在进行高压电缆护层接地故障查找作业的过程中，最为常用的手段就是跨步电压法。该种方法在实际的运用过程中主要将直流电压输送到故障防护层中，而该电压在经过故障点的时候会产生回流，故而在地面上产生跨步电压。随后，需要电缆运维人员在预测的故障距离附近，使用探头对电缆不同位置的跨步电压值进行测量。最后需要对测量的数值进行统计，并在此基础上实现对故障点位置的确认。在借助该类方法进行实际操作的过程中，为了避免地面杂散电流对数据监测的影响，电缆运维人员往往使用的是直流脉冲信号。
目前，跨步电压法在实际的监测过程中主要有两种检测方法：一是确保故障点正上方的跨步电压为零，而故障点两侧沿电缆走向跨步电压极性相反且达最大值，从而以此特征为基础，实现对于故障点的定位；二是利用放电电流在故障点上方环形发散的特征，从而实现对于故障点的查询。
三、实例分析
本文以110kV高压电缆官广线为例展开分析。该高压电缆线路于2015年3月发生过跳闸现象，A相出现故障。在实际的接地故障查找过程中，电缆运维人员采取了行波法进行检测。在故障查找的过程中主要采用了SebaKMTSPG32定位系统、30E数码脉冲反射仪等仪器进行操作。
在故障查找过程中，相关人员借助T30E脉冲反射仪的低压脉冲法对事故电缆进行确定，随后使用高压单元S32，黄绿色地线接系统地，高压电缆高压大夹子接A相线芯，高压电缆末端小夹子接A相铜屏蔽地线，并对故障A相进行残压测试，最后利用声磁同步法对A相故障点进行精确定位。从而对故障位置进行精准定位。
在实际的操作过程中，需要技术人员借助高压脉冲源向故障电缆施加高压脉冲使故障点击穿放电。在这样的情况下，电缆的故障点在放电的过程中会产生“啪啪”的声音，并进行辐射电磁波的释放。在此过程中，需要技术人员加强对于收接收机对电磁信号以及声音信号结构的时间差等数据资料的收集，并借助低压脉冲反射法对故障点的距离进行计算。
低压脉冲反射法使用时，首先需要向故障电缆首端注入故障测距所需的脉冲电压信号，通过对入射电波及反射电波行波时间差的测量，对实际的测距大小进行确定。运用这种故障测距方法时，具体的测距公式如下：
（1）
式（1）中，需要测量的故障距离为L，单位为m；入射行波与反射行波之间的时间差为Δt，单位为s；电缆中行波的传播速度为v，单位为m/s。
三、结语
高压电缆护层接地故障问题非常棘手，在出现故障时应快速准确查找故障点，这不仅需要技术人员有丰富的经验，还需要掌握并灵活运用各种检测技术，对故障点进行测距和定位，快速解决故障以确保电缆线路的稳定与安全。
参考文献
［1］王志强，史少伟，郭立秋，赵建宇，李鹏飞．电缆接地故障分析及电缆护层保护箱的选用［J］．河南科技，2016(01)．
［2］濮岚，杨川，缪凯，邱亮．电力电缆护层模型中电感的计算［J］．机电信息，2015(06)．
［3］高俊国，于平澜，李紫云，张晓虹，刘通，刘智宏．基于有限元法的电缆金属护套感应电压仿真分析［J］．高电压技术，2014(03)．
论文作者:陈长金
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/9
标签：电缆论文; 故障论文; 高压论文; 脉冲论文; 过程中论文; 电压论文; 反射论文; 《电力设备》2019年第16期论文;