农村配电网电缆故障线路查找与分析

2021-12-26傅洪全李冰然

农村电气化 2021年4期

傅洪全，陈曦，周磊，李冰然

（国网江苏省电力有限公司技能培训中心，江苏苏州 215004）

电缆是农村配电网中比较关键的构成部分。然而，绝缘的过热、老化、过电压、腐蚀以及机械损坏等会导致电缆各种故障的发生，不仅破坏正常的使用寿命，而且因故障可能会导致重大的财产损失。为此，电缆需要在故障出现之前进行在线监测，及时查找出电缆绝缘的不良情况，并及时进行修复。

1 农村配电网的电缆故障分析

1.1 故障发生的原因

1.1.1 线路故障

首先，在电缆工作时，由于诸如电缆本身以及电力系统的质量等问题，当不同线路的电缆同时发生故障时，主变电站将面临级间切换。造成这种问题的原因主要是，如果同时发生故障，电力系统继电保护装置的响应时间将被延迟，保护电流将不会及时传输至分级的供电装置，主变电站将跳闸。其次，过流保护器不敏感。电缆运行时例如当传输电流值比电缆端子处保护电流的参数大时，负载电流现将超出电缆规定的承受范围，这会对保护器的灵敏度产生影响。

1.1.2 由环境引发的故障

自然环境如在下雨的环境中，电缆长时间被雨水以及粘土浸泡，会对电缆外部的绝缘层产生侵蚀。如果没有及时解决这些问题，则可能会因电缆污染而闪烁。在雷电感应环境下，电缆故障的主要原因是直接击中造成的感应电流。

从施工环境来看，主要的故障原因是电缆安装以及运输。例如，在电缆运输的阶段，可能有损坏外部保护层的情况。在电缆安装过程中未按电缆的工作特性执行标准的测试操作，则可能会产生电缆涡流。

1.2 故障的类别

电缆的故障可分为并联故障和串联故障。并联故障主要是外部的护套以及导体互相间的绝缘效果失效，从而使其无法承受正常工作电压。串联故障是指电缆的导体断开连接，过大的电缆故障电流通常会烧毁线路并损坏导体，一般会发生绝缘不良以及并联接地。电缆故障可分为闪络性、低电阻、开路以及高电阻等故障，具体取决于击穿间隙以及容错能力。

1.2.1 闪络故障

当测试电压上升到一定值时，泄漏电流急剧增加，并且监视泄漏电流的指针会间歇性地摆动。如果电压稍微下降时，这种现象就会消失，但电缆的绝缘电阻会变高。

1.2.2 低电阻绝缘故障

它是指根据技术的实践，电缆故障点的绝缘电阻比电缆特性阻抗的10倍还小的电缆绝缘故障。

1.2.3 开路故障

指电缆的每一芯线都绝缘良好，然而一根以及多根芯线导体开路，导致不导电。具体标志是工作电流无法传输到终端，终端上产生电压，电缆承受载荷的能力较差，然而电缆间或相对于地面的绝缘电阻在规定的范围之内。

1.2.4 高电阻故障

它是指根据技术实践，电缆故障点中剩余的绝缘电阻超过电缆特性阻抗的10倍的故障。

2 配电网电缆故障线路的查找方法

2.1 故障分量法

故障分量分为静态分量法和暂态分量法，前者是指对故障电流进行静态分量，它决定了故障线路的选择情况。在一切的稳态分量里，零序电流是最常见的。如果线路出现故障，零序电流的幅度将明显增加。这与正常线路的方向相反，并且其有效分量比后者高出很多。基于此，以简单的操作选择故障线时，能够使用有效分量、方向以及幅度。暂态的接地电流是瞬态的电容电流和瞬感应电流两者的叠加，在暂态开始时，会对瞬态接地电流的特性产生很大影响，所以，在查找故障线路时，可以结合瞬变分量的幅度以及方向来发现故障线路。

2.2 小波神经网络法

小波神经网络具有强大的容错能力以及提取故障特点的能力，小波神经网络法的原理是在线路的实际故障位置设置各种故障条件，收集系统总线以及故障线路的零序电流，并将其作为样本进行神经处理，输入网络模型，根据故障信号的小波包值来计算故障的位置。另外，通过将神经网络和小波包相结合来构造小波前神经网络，并从计算出实际网络数据中获得小波包神经网络的距离测量值。

3 配电网电缆故障检测方法

3.1 分布式温度检测法

分布式温度检测系统由3 个主要的部分组成，即传感器、温度采集模块以及计算机。计算机通过转换模块的电缆连接到每个温度的采集模块，温度信息由散布在整个温度采集模块中的传感器收集，并由计算机软件执行。它利用485 总线传送到计算机上，读取、处理并显示相应的温度数据。通过实时监测各电缆的温度情况，在电缆出现故障之前警报，并且当发生故障时，可以快速检测到故障的位置。