带电检测技术在电缆设备缺陷发现中的应用

国网宁夏电力有限公司吴忠供电公司 邰晨凡 寿绍安

随着电缆相关技术的飞速发展和应用，电缆的运行和管理也在不断提升，而导致电缆出线故障的情况以及故障点也出现了新的挑战。像是在部分电缆终端带电检测过程中出现的一些接地电和红外异常的情况，都是当前电缆设备应用中一些常见的缺陷，而造成此类缺陷的主要原因也是因为安装手法和验收方面的问题。

电缆作为我国城市化过程当中最重要的电力传输设备，相对来说在一些大型公共场所及道路等不适合架设空中线路的区域都会采用电缆的方式去连接和传输电力。相对于传统的架空电线来说，电缆的采用的确相对隐蔽且美观/也不占用太多空间，不过一旦发生相关故障后，针对于故障发生点的寻找和对故障的修复也是非常困难的。不过由于带电检测技术的不断成熟，将红外检测技术、接地电流检测技术以及局部放电等技术运用到电缆的日常维护管理中，是加强电缆缺陷检测和修复能力的最好办法。

1 相关案例设备和带电检测情况

近几年来随着社会的不断发展，电缆铺设的数量也在急剧增加。本文以某110kV 户外电缆终端的带电检测异常作为案例，根据其解决过程进行分析并获取相关经验，以确保在相似故障发生时能够提供宝贵的建议。

某110kV 的电缆线路是一段架空和电缆混合输电线路，总长度1.117千米，其中电缆段的组成方式是由一号塔到甲变电站之间采用单点直接接地的方式为主，且一号塔由于是充油套管模式的户外终端系统，属于直接接地的种类，变电站方面则采用了GIS 终端，是采用了保护接地的方式。此段电缆在2010年开始投入到运行中[1]。由于某天夜间在对电缆进行周期阶段带电检测的工作过程中，发现一号塔的二号相尾管出现温度波动情况，相对比其他相尾管的温度要高，工作人员利用红外测温仪进行详细检测，并根据红外线热成像来判断发热点确定是二号相尾管部位。

在确定好对相尾管发热源进行详细勘察和分析后，针对电缆电流问题进行了关注和检测，同时也发现一号塔到变电站的电缆中接地电流都高于平均值，因此判断产生了相关的事故。为确保相关事故能及时修复以避免更大损失，确保故障隐患能及时排除，相关部门立即对该段进行停电，同时对电缆的接地箱进行充分检查，并及时对二号相尾管进行替换，同时进一步对设备整体进行解体分析工作：

检测红外线。对一号塔进行红外检测后发现，终端本身和避雷器及线夹都没有异常温度表现，仅是二号相尾管处的温度明显高于正常温度。对二号相尾管温度进行分析，发现此处温度高达61度，根据《高压电缆状态检测技术规范》中对高压电缆线路红外诊断来说，金属的链接部位温差超过9度会被认定为问题，因此基本可确定二号相尾管处的发热异常现象为电缆设施的重要问题。

接地电流检测。由于防止盗割，当前大多数户外终端塔基本都利用铜排接地方式建设，因此一号塔的户外终端无法满足接地电流检测的需求，对于相关接地箱的检测只好利用高频钳形电流传感器进行检测。检测后得知，此段773米无中间接头的电缆当时所负荷的电流仅95A，而内部三组三相底线环流负荷都超过了50%，而第三相甚至高达77A，负荷比居然达到80%以上。根据《高压电缆状态检测技术规范》，接地电流和负荷比只要超过50%便是异常状态，应做好及时的停电并进行全面检查。在停电检测后发现当前110kV 线路和电缆终端接地方式都是直接接地[2]。

在正常情况下，单芯电缆金属屏蔽在整条线路中至少有其中一段是采用直接接地方式，因此如果在电缆长度较短的情况下就可采用一端直接接地而另一端通过保护器接地的方式来进行接地。当然相对较长的电缆线则经常采用交叉互联的方式来确保能够有效降低护套之上的感应电压。

此线路的一号塔到变电站内的电缆都是利用了直接接地方式，和地下形成了一个闭合回路，因此在感应电压的作用下产生了与符合水平相近的接地电流，而电流过高的情况可能在造成电能损失的同时还能加速热量累积，如果热量过高则会造成设备击穿甚至起火的事故发生，这对于整个线路的影响来说都是非常不利的。因此在发现问题后在一号塔加入了电压限制器，且接地系统更加符合相关的规章制度，在之后的检测再也没有发现相关的问题，从而避免了更大的事故和损失。

之后对整个设备进行停电并处理，对电缆终端进行解体检查，发现二号相尾管和电缆金属保护套封铅不良，出现了一定的间隙，因此导致了上述发热情况的发生。而且线路两端都利用了直接接地的方式，经过金属保护套的电流过大，进而导致了发热严重的情况。而对于此次问题的处理，相关工作人员对设备进行了重新封铅，同时也确保了尾管和金属保护套接触良好，同时在一号塔装上了保护器，进而确保接地方式的正常化，进一步减少了接地电流的产生，避免了更严重事故的发生[3]。

2 反事故措施的加强

为确保针对电缆问题的防护能达到未雨绸缪，加强反事故措施是非常重要的。涡流探伤法是根据电磁感应原理而来的，主要利用了交变磁场接近导体材料产生涡状电流、而电流在导体材料中形成逆向磁场流动、同时能够和原磁场展现出一种动态平衡的情况。不过当金属材质出现开裂、不连续或有划痕时，这样的平衡会被瞬间打破，因此造成检测线圈的阻抗发生变化，从而达到能够检测金属表面是否存在问题的情况，在焊接和冶金行业是广泛运用的技术。近年来该技术也被运用在对高压电缆附件的封铅裂纹以及空洞等问题的检测中，大部分电网企业也开始运用涡流探伤法进行相关的检测工作。

封铅作为高压电缆附件制作的关键工艺，一旦出现因为安装质量问题和运行中受到震动等因素出现了开裂状况，则很容易出现设备的受潮、进水或接触不良的情况，而设备如果长时间在这样的状态下运行则很容易产生跳闸。而涡流探伤法很容易就能找到相关问题的根源，相对来说工作简单且不用停电。不过局限性较大，仅可以用于导体表面的检测，因此在实际的工作中还需与局部放电、红外线检测和接地电流检测到的带电检测手段相融合，以确保能共同维护电缆设备的运行稳定与安全。

3 带电检测技术的重要性

总的来说电缆终端的绝缘结构异常复杂，在现场的制作和安装经常会受到安装技术以及现场环境等方面的影响。不过随着近年电缆周期性带电检测工作的实施，对于电缆问题情况的提前探查准确度也越来越高，同时也能更快地解决相应的问题和矛盾。文中案例在经过对线路进行一系列检测和分析后得出以下结论：首先是根据红外线成像仪拍摄的红外图像确定了问题位置与在解体后发现的位置相符，因此确保了带电检测工作对于解决问题的有效性；其次对接地电流的监测发现造成这次问题的根本原因，从而在根本上解决了这样的问题[3]。

由此可见，未来在电缆线路的安装和维护工程中，为避免相关问题的发生，除要加强安装质量外，一定要确保对电缆进行周期性的带电检测，同时确保在条件允许的情况下针对相关问题展开涡流探伤来排除相应的隐患，确保防患于未然。

综上，加强电缆定期维护可以有效地提前修复相关的缺陷和漏洞，而带电检测法则是非常有效的检测方法，同时搭配着诸如涡流探伤法的应用，可以最有效地将电缆运行中潜在问题进行查找并排除。