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110kV电缆外护套故障定位问题的探讨
罗智奕
(深圳供电局)
摘要简要阐述外护套对110 kV(XLPE)电缆线路及输电安全的影响,介绍外护套故障查找的常用理论方法,对实际案例过程进行分析,然后就实际工作出现的情况和一些不足提出问题,探讨解决问题的办法。最后分析外护套出现故障的原因并总结经验以尽量避免同样类型的设备故障发生,确保输电电缆更安全地运行。
关键词电缆外护套故障查找定位电桥平衡跨步电压
1 概述
随着经济的持续发展,连年来深圳市电力基础建设持续飞速发展。高压输电电缆线路以其安全可靠、节省空间和美化城市的特点,符合了城市化、现代化的发展要求,得到越来越多的采用。至2005年年底,深圳供电局运行中的110kV及110kV以上输电电缆线路共计89回,总长达200公里,主要集中在比较繁华的城区,在深圳电网发挥了重要的作用。
我市目前使用的这些电力电缆,均是高压交联聚乙烯绝缘型电缆(XLPE),采用单根敷设方式,由于三相电缆很难对称敷设,多采用外金属屏蔽层交叉换位互联、然后一点或两点接地的方式,以保证各电缆感应电势相位对称和幅度值相等。外护套是保护电缆的第一道关口,一旦受到破损击穿,在电缆金属屏蔽层上的感应电势即会出现不平衡,导致涡流和局部过热,严重影响电缆的长期寿命和短时运行安全。如果电缆金属层被腐蚀,在被腐蚀处将出现空气隙和电场集中,极易产生局部放电和引发电树枝,甚至出现电化学树枝,对电缆线路正常运行造成威胁。除此之外,外护套破损导致水分侵入还将引发水树枝几率增加,直接影响电缆的长期寿命。护套绝缘电阻下降严重和金属屏蔽层被腐蚀产生接地化学电势时还会对主绝缘的在线监视造成严重影响。
我市有不少高压电缆线路在恶劣的环境下长期重负荷甚至超负荷运行,部分已经出现了外护套绝缘偏低或者损坏的问题。为了保证供电的安全,我们输电电缆所加强了电缆线路的外护套绝缘的定期检测,对检测不合格的及时组织故障点查找定位和修补工作,取得了良好的效果。以下将与大家分享我们查找外护套故障的原理方法和一些经验,并且就实际案例出现的一些问题进行分析探讨,同时请教诸位专家,希望在交流中得到不断的提高和进步。
2 原理和方法
方法种类
外护套故障定位查找的方法有很多,用来测距的方法主要有直流电桥法和电压比较法,用来精确定位的主要有跨步电压法、冲击闪络法和音频信号法。由于现场情况复杂也不尽相同,现在大家普遍综合运用先测距再定位来提高查找速度和准确性。
直流电桥法和跨步电压法
考虑手头上现有的仪器设备,我们采用电桥法测距定位和跨步电压法精确定位相结合为多,方法简介如下。
直流电桥法粗测故障点距离
原理:设计一带高压恒流电源的电桥,把同路径敷设的故障相电缆和完好相电缆看成电阻并入电桥,通过调节设计电桥的比例臂电阻比使电桥重新平衡,计算系统调节电阻的比例可大概粗测到故障点距测试点长度与电缆段长度之比。通常情况下,故障点绝缘电阻随电压上升而明显下降,但不稳定。电桥的灵敏度正比于流经电桥的电流,并且要求电流稳定才能使电桥平衡,因此,高压恒流电源必须能强制使电流稳定通过故障点,这样才能使电桥法取得成功。
电桥法定位准确,操作方便;但其缺点是易受干扰,构成桥路的两根电缆包住很大的面积,附近正在运行的电缆,汽车火花塞的干扰,化学电势的干扰等等,使电桥无法平衡。而且在实际操作中必须有一段好相电缆的前提,如果三相都有故障则无法使用。
跨步电压法精测定点
原理及方法:在故障电缆段的一端加上电缆护层定位脉冲电源,那么脉冲信号电流将从护套故障点流入土壤,在故障点一定范围内的土壤表面将形成等距的电势,也就是形成了跨步电压。电源电压为负极性,跨步电压法就是通过探棒寻找土壤中电势最低点或跨步电压零点来精确定出故障点的位置的。在这个方法中,使用合理的脉冲电源,为探测跨步电压的检测计设计专门的滤波线路来消除背景干扰是成败的关键。
3 典型实例简述
110kV东联Ⅰ线外护套故障定位实例
电缆本体压伤击穿
110kV东联Ⅰ线3#工井往2#,挖开后发现有两块电缆盖板脱离沟肩,正压于电缆本体上,电缆浸在沟内地下污水中,掏沙清洗后发现C相电缆被盖板压伤一处,在距3#;A相被盖板压伤三处,面积较小较浅;B相被盖板压伤三处,压伤较深且已电击穿,部分图片如下:






图1 C相距3# C相另一处压伤点





图3 相三个压伤点位置图4 B相三个压伤点之一
过路穿管内故障
2#中间头往3#中间头方向约30米至50米的电缆为过路穿管,C相和B相在两端管口处都检测到有跨步电