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浅析低压电缆绝缘状态检测方法

2013-06-25林华勇

中国信息化·学术版 2013年3期
关键词:检测方法

林华勇

【摘 要】本文结合笔者多年的工作经验对低压电缆绝缘状态检测技术进行了详细的探讨。

【关键词】低压电缆 绝缘参数 电缆故障 测量电路 检测方法

【中图分类号】TD611 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158(2013)03-0029-01

一、引言

近年来电力电缆在电力输送、分配与用电设备运行中得到广泛的应用。低压电缆作为配网线路的一个组成部分,以其敷设方便,占地少、供电可靠、系统功率因素可提高等优点,逐步替代普通导线成为配网线路的主力军,电缆绝缘起着尤为关键的作用,其电气安全成为保障生产和人民群众安全的重要屏障。运行中的电缆可能因在施工安装、运行过程中因短路、过负荷运行、绝缘老化或外力作用等原因造成故障。其绝缘状态好坏直接影响供电可靠性。因而迅速准确地检测低压电缆绝缘状态对保证故障电缆的及时修复有着重要意义。

二、电缆故障的影响

低压电缆由线芯(导体)、绝缘层、屏蔽层和保护层组成。当绝缘层加上直流电压时,沿绝缘表面和绝缘内部均有微弱电流通过,对应于这两种电流的电阻分别称为表面绝缘电阻和体积绝缘电阻,通常我们所研究的绝缘电阻均指体积绝缘电阻,所以流经绝缘内部的电流是我们研究的对象。绝缘电阻是反映电缆绝缘特性的主要指标,它反映了电缆产品承受电击穿或热击穿能力的大小,与绝缘的介质损耗以及绝缘材料在工作状态下的逐步劣化等均存在着极为密切的关系,绝缘电阻是判断电缆品质变化的重要依据之一。绝缘电阻测量准确与否直接影响电缆品质的判定。影响电缆绝缘电阻测量的因素有仪器准确度、环境条件和人员素质等几个方面。

对于固体绝缘材料在使用一定的年限以后,绝缘性能都会只呈现一定程度的老化,其老化的表现主要有绝缘电阻下降、介质损耗增大等,最具代表性主要有:热老化、机械老化、电压老化、生物老化等。

无论是高压电缆或低压电缆,在施工安装、运行过程中经常因短路、过负荷运行、绝缘老化或外力作用等原因造成故障。电缆故障可概括为接地、短路、断线三类,其故障类型主要概括有三芯电缆一芯或两芯接地、二相芯线间短路、三相芯线完全短路、一相芯线断线或多相断线等。

对于直接短路或断线故障用万用表可直接测量判断,对于非直接短路和接地故障,用兆欧表摇测芯线间绝缘电阻或芯线对地绝缘电阻,根据其阻值可判定故障类型。

故障类型确定后,继续开始查找故障点,一般传统方法包括:利用低压脉冲反射法、脉冲电压取样法、测量电阻电桥法、二次脉冲法、脉冲电流取样法进行测距;利用声磁同步法、音频感应法、声测法进行测点。

三、低压电缆检测的新方法介绍

1、测距的新方法

(1)利用因果网对电力系统故障定位。因果网络中有4类节点状态、征兆、假设、起始原因。状态节点是表达领域中某部分或某功能的状态,如断路器跳闸;征兆节点是表达状态节点的征兆,如断路器跳闸的征兆是保护动作:假设节点是表达研究系统的诊断假设,如发生线路故障的假设;起始原因节点是表达引起故障的最初原因。各类节点之问可形成对应的基本关系。

(2)实时专家系统。专家系统就是一个具有智能特点的计算机程序,它的智能化主要表现为能够在特定的领域内模仿人类专家思维来求解复杂问题。因此,专家系统必须包含领域专家的大量知识,拥有类似人类专家思维的推理能力,并能用这些知识来解决实际问题。电缆故障测距专家系统将专家知识库作为电脑的基本数据库,用一套规则来维护和更新该数据库。

(3)小波变换应用在电缆故障测距中。小波变换是8O年代后期发展起来的应用数学分支,被誉为信号分析的数学显微镜,是信号处理的前沿课题。小波变换在数字信号处理领域,如滤波、奇异信号检测、边缘检测等方面应用广泛。

小波分析是几个学科共同发展的结晶,这几个学科是数学、信号处理以及计算机视觉。小波分析在数学上是用小波的原型函数来实现的,其中原型函数可以看成是带通滤波器,因此小波分析也可以通过滤波器来实现,其关键是寻求具有恒定相对带宽的滤波器组,而这正是信号处理中滤波器组理论的核心内容。

2、定点的新方法

(1)GPS(全球定位系统)行波故障定位。传统的高压输电线路故障定位主要基于阻抗算法,这种算法对于高阻接地、多端电源线路、直流输电线路等情况存在明显的不适应,通常在实用中其故障定位精度<3%~5%,这对于长线路(>100 km)难以满足寻线要求。现代行波定位是利用故障发生后线路上出现的以固定传播速度(约为光速的98%)运动的电压行波和电流行波进行精确故障定位,其测量精度<1km,且受线路类型、接地阻抗等因素的影响小,目前已有部分产品在现场运行。

(2)分布式光纤温度传感器(FODT)。光纤传感的基本原理是,当光在光纤中传输时,光的特性(如振幅,相位,偏振态等)将随检测对象的变化而变化。因此,光从光纤中射出时,光的特性己得到了调制。通过对调制光的检测,便能感知外界的信息。光纤传感器按其传感原理可分为两类:一类是传光型(或称非功能型);另一类是传感型(或称功能型)。用于电缆故障检测的分布式光纤温度传感(FODT sensor)属于传感型光纤传感器。

(3)人工神经网络。人工神经网络是以计算机网络系统模拟生物神经网络的智能计算系统。网络上的每个结点相当于一个神经元,经可以记忆(存储)、处理一定的信息,并与其他结点并行工作。求解一个问题是向人工神经网络的某些结点输入信息,各结点处理后向其它结点输出,其它结点接受并处理后再输出,直到整个神经网工作完毕,输出最后结果。

四、电缆故障处理措施

1、电缆存在两个故障点的故障处理

某食品加工厂台架配变低压端到低压配电房电源线为低压聚氯乙烯电缆,全长115 m,故障相对地绝缘电阻为80,用低压脉冲采集波形后,分析波形在距始端较近处。用高压脉冲测试,波形不理想,不能断定其具体位置。探明路径后,用定点仪循路径检测,在距始端30m处,声测法听到较强的放电声,挖开后电缆外皮及钢甲在此处锈蚀断裂,但主绝缘未遭破坏,处理好钢甲后,电缆绝缘仍很低,随后继续查找,用定点仪在距钢甲断裂5 m处听到较弱的放电声,挖开电缆,发现三相已断开,短路接地。象这种有两个以上的故障点的电缆查找起来比较麻烦。

2、高阻故障的处理

有一根全长为90m的电缆,判断为高阻故障,高压脉冲采集波形显示故障点在60m处,经过处理分析原来是电缆被支架碰破外皮,沟内潮湿,长时间后造成绝缘破坏,短路接地放电。

3、故障点放电不充分事故的处理

有的电缆在用低压脉冲定点后,用高压脉冲法在故障点周围却听不到放电声,如某分厂的电源电缆,相间绝缘电阻都为零,相对地52

属三相短路并接地。用低压脉冲法测故障在265m处,但声测法却听不到,这种情况应该用音频电流感应法,即在另端用路径仪发生音频振荡信号,用接收器耳机来接收音频信号,在距发射端61m处音频信号中断,和用低压脉冲法在另端测试的276m距离基本吻合。挖开地面后,发现故障点就在此处,电缆被一蒸气管道井的漏蒸气长期高温熏烤而致绝缘损坏。这种情况不能采用声测法的原因是故障点大面积受潮或故障点大面积放电,由于放电爬距过长,能量不集中,电弧不足以使故障点形成瞬间短路导致的,这是故障点放电不充分的表现。

五、结束语

低压电缆多采用橡胶绝缘,电缆在使用过程中,由于橡胶的氧化分解作用,使硫化橡胶的电物理和机械性能发生变化:变硬、变脆,在橡皮上形成裂纹,空气和水分填充在裂纹中使电缆老化加剧,最终导致绝缘击穿或短路。为了减少设备停机时间和降低生产成本,因此低压电缆绝缘状态检测系统对于保证设备的安全运行起到了非常重要的作用。对电缆目前技术状态的确切评价不仅从保证电力设备工作可靠性的观点来看是重要的,而且从预防火灾的角度来看也是很重要的。

参考文献

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[2]江日洪,交联聚乙烯电力电缆线路,中国电力出版社(第一版),2005

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[6] 景文富,刘明黎,电缆故障检测系统[J] 科技资讯,2009

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