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電力電纜診斷檢測技術的發展趨勢

時間:2018-02-22 16:32:49 來源:


電力電纜診斷檢測技術的發展趨勢
 

2018年2月22日 16:36

電力電纜無論是架設在機器設備上,還是被埋設於地下,一旦使用時間過久,難免會發生故障,影響市民的正常生活工作、企業的生產經營,如果故障嚴重還有可能造成重大火災傷亡事故。埋設在地下的電力電纜具有極大的隱蔽性,故障的檢測以及距離的準確定位有難度,給電纜的檢修工作帶來障礙。鑒於電力電纜在整個城市中的巨大作用極其自身的特點,故電力電纜的診斷檢測技術備受業內人士關注。
1、電力電纜診斷檢測技術概述
1.1傳統檢測技術
直流疊加法、直流成分法、tgδ絕緣介損法都是常用的傳統電力電纜檢測方法,盡管不能全盤否認它們的應用價值,上述技術也的確給電力故障的判斷提供了參考依據,然而傳統技術終究無法適用於特高壓電力電纜的檢測和診斷,在適用範圍方麵大打折扣。
1.2新型檢測技術
①電纜接頭檢測技術
有一項運行中電力電纜的故障統計調查,超過90%的電纜故障發生在電纜接頭上。處於運行中的電力電纜,過負荷與接觸電阻都會令接頭的溫度上升,以至於接頭迅速老化,從而發生故障。應用電纜接頭檢測技術檢測接頭的溫度,再根據實時的接頭溫度進行分析,工作人員可以更全麵地了解電力電纜的運行狀況,提前做好防護措施降低故障的發生率。
②超高頻檢測技術
假如電力電纜隻是局部的放電脈衝頻率較高,那麽要獲取局部的放電信號就需要提高檢測工具的采樣頻率,控製來自外界的噪音感染。超高頻檢測技術通過利用寬頻帶局部放電傳感器,再加上電磁耦合方法的應用,能夠檢測位於10KHz~28MHz頻段之間的局部放電現象,且檢測效果令人滿意。
③電磁耦合技術
這是一種通過測量回路與電磁耦合線二者的作用,把交聯聚乙烯電力電纜的接地線局部放電電流信號和上文所述的兩種線路相互連接起來的技術,能夠使局部信號放大,控製噪音的幹擾。
2、電力電纜診斷檢測技術的發展與應用
2.1在線檢測技術
①小波變換:該技術需要用到濾波器,有的研究給出了兩種測量故障距離的方法——單端檢測和雙端同步檢測;有的研究通過小波變換單端行波測距,使行波傳播速度與行波達到時間的選擇問題得以解決,經大量實踐證實,該技術的單端行波測距的精確度完全可以達到故障現場對精準故障定位的標準;還有的研究講解了電纜故障的在線監測以及電纜精確測距方法,深入探討了小波變換技術中的電纜故障測距。
②實時專家係統:這是基於網絡遠程服務發展而來的一種解決電纜故障測距技術,有研究指出,繼電保護基礎上的專家係統,可通過C語言集成診斷來明確電力電纜的故障類型極其電流有效值,最終準確定位出故障發生點。
③因果網絡:節點征兆、起始原因、狀態和假設共同組成因果網絡,征兆節點代表的是狀態節點的征兆,比如保護動作是斷路器跳閘的征兆;起始原因代表的是最初引起電纜故障的原因;狀態節點代表的是領域內某部分的狀態,比如斷路器的挑戰;假設節點代表的是研究係統的診斷假設。有學者擴展因果網絡後,利用報警信息時序特性約束概念構建起新的時序因果網絡,並且給出了基於該網絡的電力電纜故障診斷技術。
2.2離線檢測技術
①低壓脈衝法:將低壓脈衝信號經測試端輸入進電纜中,通過儀器把發射脈衝、接收至故障點反射脈衝二者的時間差△t(μs)記錄下來,再計算出故障距離。如果電力電纜中信號的傳播速度是v(m/μs),那麽電纜故障距離l=v×△t/2
②脈衝電壓法:該方法接收的信號是故障點由於放電所產生的脈衝信號。利用高壓設備讓電纜發生故障處放電,從而產生脈衝信號,再利用儀器在測試端接收來自故障處的放電信號,通過接收信號的時間來計算故障點的距離。但是該方法因為沒能完全隔離高壓部分和測試儀之間的電氣,也許會有安全隱患。
③脈衝電流法:該方法的原理相當於脈衝電壓法,但它應用了電流耦合器,因此能夠完全隔離高壓部分的電氣,安全性基本可以保證。
④二次脈衝法:這是一種非常先進的故障測距方法,技術原理為:通過對故障電纜施加高壓,讓其形成高壓電弧,之後故障點就會變成低阻短路故障,然後再應用低壓脈衝法對其檢測。
2.3電力電纜故障定點技術
當發生故障電纜的路徑和距離測量完成後,故障點的大概位置也就能夠確定,但如果要想更準確地定位故障點還需用到故障定點技術。
①聲測技術:利用放電裝置讓故障點放電發生振動,振動傳至地麵後利用振動拾音器接收來自故障點的聲音信號,之後就可明確故障點的具體位置,一切高壓脈衝信號之後故障點可產生放電聲音的電纜故障檢測都可以應用聲測技術。
②聲磁同步技術:故障點在放電時會同時產生聲波和電磁波,由此可以準確定位故障點。在故障電纜上加入高壓脈衝信號,放電時,故障點會同時產生聲音信號與脈衝磁場信號,但是它們的傳播速度不同,利用它們最小的傳播時間差來定位故障點。
③音頻感應技術:技術人員要用耳朵辨識出聲音信號是強是弱,最終判斷出電纜故障的發生位置。將1kHz或者其它頻率的音頻電流信號加在電纜兩相之間或者金屬護層和相之間,音頻電磁信號由此產生,並在距離較近的開路故障點正上方或是金屬性短路故障點形成信號最強的磁場,可借此定位故障點。
④跨步電壓法:在大地和電纜故障點施加直流高壓信號,故障點的大地表麵就會形成點位分布,且呈喇叭狀。大地表麵的兩點電壓需要用靈敏度極高的電壓表測量,故障點前、後電壓表指針全部指向相反的方向,由此可定位故障點。
⑤全球定位係統行波故障定位技術:電力電纜發生故障後,線路上會出現運動速度不變的電流行波和電壓,利用現代性波定位來檢測可以找到精確的故障點。輸電網GPS行波測量網絡由記錄儀和調度通信共同構成,用該網絡來測量故障行波波頭到達各變電站所需要的準確時間,然後通過調度來對故障點進行定位。
⑥分布式光線溫度傳感器:電力電纜的監護和通過光線溫度傳感係統來實現,在電纜表麵貼上測溫光纖,用以測量電纜表麵的數據,根據導體溫度變化與表麵溫度變化的差值得出運行負荷電流和表麵溫度二者的關係,從而保證供電係統的正常運行。
⑦人工神經網絡:有學者指出:可將輸電線路的不同地點的電流電壓測量結果當成樣本傳輸至特定的神經網絡中,在和訓練樣本庫中的樣本進行比較之後,可定位故障點。技術人員利用三維圖中顯示出的神經網絡的輸出能夠得到電力電纜故障發生點的具體信息。
結束語
電力電纜是否運行穩定,關係到人們的日常生活與企業的生產經營。重視電力電纜的故障檢測和診斷,結合實際情況靈活運用檢測技術,準確定位電力電纜故障點,及時維修,做好安全防護措施,對電力係統的整體運行極其重要。我們所處的是電子信息科技高度發達的時代,電力電纜診斷檢測技術也應順應時代潮流,與時俱進地向著數字化、智能化、自動化的方向穩定發展。

責任編輯:陶明 喬文瑋 楊恒勇

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