发布时间:2023-10-07 15:42:28
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我国现代化建设不断发展,科学技术不断进步,电力的应用得到了迅速的发展。电力的正常输送、分配以及安全使用直接关系到人们的正常生产生活,影响电力企业的经济效益。而在庞大而又复杂的电缆网络中,10kV电力电缆的质量、施工、安全运行则在电力的正常输送和分配过程中占有举足轻重的地位。一旦电缆出现故障将出现重大损失,因此针对电力电缆中出现的故障及时预防、诊断,然后加以排除,迅速恢复电力的供应已成为电力生产部门的重要任务。本文主要分析了10kV电力电缆在实际运行中的常见故障,并分析了故障发生的原因,最后对故障的处理措施进行了论述。电力部门应该针对电力系统中电力电缆出现的故障及时处理,确保10kV电力电缆的安全运行。
1 电力电缆常见故障以及原因
1.1 电力电缆常见故障
在电力系统正常运行过程中,电力电缆常见的故障主要有以下几种。
1.1.1 低电阻接地或短路故障:
电缆线路单相接地或数相接地,或数相导体之间的绝缘电阻低于100kΩ,而导体连续性良好。
1.1.2 高电阻接地或短路故障:
与低电阻接地或短路故障相似但有所不同,区别在于电阻高于100kΩ。
1.1.3 断线故障:
电缆有单相或数相导体不连续,但电缆各相导体绝缘电阻符合规定,表现为电路断线状态。
1.1.4 闪络故障:
当电力处在低电压时电缆的绝缘性能良好,但是当电力电压升高到某一定值或处在某一较高电压一段时间之后,电缆绝缘发生瞬时击穿的现象。
1.1.5 复合型故障:
电力电缆同时有以上两种或两种以上故障。
1.2 电力电缆故障发生的原因
电力电缆从生产到铺设,从施工到运行,任何环节的疏忽都有可能造成电力电缆故障。发生电力电缆故障的原因主要有以下几种。
1.2.1 外力破坏造成电缆故障。
这类故障原因可占所有原因的一半以上,故障发生后,大多会造成大面积的停电事故。当电缆直接受到外力损坏,比如进行地下管线施工,施工机械牵引过大而拉断电缆,电缆弯曲过度而造成电缆绝缘层和屏蔽层损坏,电缆切剥过程中切割过度,刀痕过深等都会对电缆造成不同程度的损坏。
1.2.2 电缆绝缘受潮和绝缘老化。
在电缆生产过程中,由于制造工艺不良造成电缆保护层破裂,电缆终端头密封不良,以及在电缆使用过程中电缆的保护套被腐蚀或被异物刺穿,都会造成电缆绝缘受潮,绝缘电阻降低,电流增大,造成电力故障。
此外,电缆绝缘在长期的电流作用下运行,会产生大量的热量,加上电缆绝缘工作环境的不良,比如在长期过电压或不良的化学环境中,导致其物理性能变化,造成电缆绝缘老化或者失效,造成电力故障。
1.2.3 过电压和过热环境。
电力电缆可能会因为雷击或其他冲击过电压,当电力电缆线路绝缘层内含有杂质,屏蔽层和绝缘层老化等情况发生时,情况尤为严重。加上,电缆长期在高电流环境中,会过负荷工作,产生大量热量,这样很容易造成电力电缆故障。
1.2.4 电缆质量问题。
电力电缆线路中两种重要材料是电缆以及电缆附件。它们质量的好坏直接影响电力电缆线路的安全运行。电缆、电缆附件和电缆三头的制作都有可能存在大的质量问题,比如电缆绝缘层内含杂质,电缆运输、贮藏过程中封闭不严而导致电缆受潮,绝缘管内有气泡、厚度不均匀,预制电缆三头剥切尺寸不准确,设计制作人员不按照要求制作电缆接头等。除此之外,电缆产品的设计不良,比如防水不严密,材料强度不够,选用材料不当、陈旧等都会对电缆的质量造成隐患。
2 电力电缆故障预防处理措施
电力部门应该针对不同的电力电缆故障采取相应的预防措施,确保电力的安全运行。
2.1 加强电力运行周围环境管理和电缆本身质量管理
首先,要注意铺设电网的周围环境,所选择的电网电缆运行环境应避开因为腐蚀或者别的原因所造成故障的地方。选择之前要详细勘察周围环境,包括地质污染状况,针对不同的地质情况采取相应的防污染措施,比如化工厂区域、地下水污染区域,通道的选择要慎重。其次,根据不同的电网运行环境选择合适的电缆类型,注意电缆本身质量,防止电缆破坏腐蚀。数量要适当,主芯横截面应满足线路负荷要求,防止电缆过电压和超负荷运行。再次,要加大宣传教育力度,呼吁自觉保护电网运行环境,设置相对完善的电缆标识,减少电缆意外损坏,比如在10kV线路两旁设置醒目的禁止警示牌,劝告不要攀登变压器,不要损坏电力电缆,对于破坏和盗窃电力设施的破坏分子进行严厉的打击等,为电力电缆的安全运行营造一个良好的环境。
2.2 加强电缆施工、运行管理
2.2.1 要制定相应的电缆施工、运行管理制度,制定相应的施工规定,明确相关施工、运行责任制。严格依照《电力设施保护条例》和施工、运行管理制度的有关条文采取措施,保证电缆施工、运行的正常进行。
2.2.2 要对施工人员加强技术培训,提高电力电缆施工、运行质量。电力工程质量的好坏、运行正常与否都直接关系到电缆线路的安全运行。对电缆施工人员、运行人员进行技术培训,并对其进行专业考核,提高专业水平,提高电力电缆施工、运行质量。
2.2.3 在电缆施工过程中,电缆铺设安装要注意合理设计线路,电缆铺设方式要因地制宜,对于不同的地区采用不同的铺设方式,比如对距离较远的用电用户可以采用架空或防水型电缆,对于电缆线路比较集中的地区应采用用电缆隧道或电缆井,以减少电缆的损伤,保护好电缆。对电力施工项目,对新运行的电力电缆,要按国家技术标准严格施工和验收。
2.3 对电力电缆加强监视、巡视,并进行定期检查维护
电力电缆具有施工方便、安全可靠的优势,在现代电网尤其是城市电网中得到了日益广泛的应用。但是,电力电缆一般都铺设在地下管道中,一旦出现故障查找和确定故障点位十分不便。当前经常使用的离线定位技术虽然比较成熟,然而故障定位比较费时,往往会给给用户造成很大的不便。随着技术的不断发展,各种在线故障定位技术逐步趋于成熟,而合理选择故障探测方法也就备受电缆运行人员的关注。
一、电力电缆故障分类
要想在电力电缆发生故障时迅速找到故障位置,快速进行抢修,保障对电力用户的供电,首先要清楚电力电缆常见的故障类型。现阶段,电力电缆的常见故障类型主要包括以下几种:
1.机械性损伤
根据多年的经验,这种故障在电力电缆故障中所占的比例最大,一般会占到故障总量的半数以上。此类故障主要是由于电缆受外力作用产生损伤继而引发的故障。特别是某些机械性损伤比较轻微,并不会立即发生故障反应,但是在数月或数年之后才逐步发展为故障。
2.绝缘受潮
由于城市的电力电缆多布设于地下管道中,由于受到长时间潮湿环境的作用,易使电缆的绝缘度降低,进而引发故障。
3.绝缘老化
电缆的绝缘材料老化一直是电缆制造领域的难题。特别是在恶劣自然环境中的电缆,其绝缘老化速度会明显加快。由于绝缘老化引发的故障多见于长时间使用后的电力电缆线路中。
4.设计或制作工艺不良
由于电力电缆的质量低劣或实际施工中偷工减料造成电力电缆达不到设计标准而诱发的故障。
二、电力电缆故障的探测方法
依据上述电缆故障的类型,国内外形成了各种不同的故障探测与测试方法。但是这些方法的基本步骤是大致相同的。一般来说,首先要进行故障诊断,初步确定故障的类型;然后根据诊断结果,进故障定位,初步确定故障发生的大致部位;最后,再进行故障点的精确定位。具体而言,电力电缆的故障探测方法主要由以下几种:
1.电桥法及低压脉冲反射法
这种方法曾经是电力电缆故障探测的重要方法。这两种探测方法的优势在于对低阻线路故障的探测较为准确,但是对高阻电路就不太适合了。有部分技术人员用这两种方法进行高阻故障探测时,通过加大电流的方式烧穿绝缘,以实现降低线路电阻的目的。这样做的弊端在于对电力电缆的完好部分也会产生不利影响。因此,为了解决电缆线路的高阻故障,技术人员提出了高压电流闪测法,并在实际探测中得到了广泛应用,但是这种方法需要技术人员的经验辅助,降低误差一直是这种方法技术革新的关键点。
2.二次脉冲法
二次脉冲法的原理是通过低压脉冲和高压发生器,在故障电缆线路中发射冲击脉冲并在故障处产生一个电弧。在电弧产生的瞬间,会在仪器内部发射出一个低压脉冲,这个脉冲到达电缆故障处时会造成短路,短路产生的反射波会被记忆在仪器中。在电弧过后,在发射一个低压测量脉冲,这个脉冲会通过故障点到达电缆末端,并诱发一次开路反射。最后,将上述两次低压脉冲的波形进行对比即可准确获知故障点的部位。电缆故障探测仪会根据上述原理自动匹配,然后判断和计算出故障点的距离。二次脉冲法在电缆故障探测领域的应用使高阻故障判断与低阻故障判断同样简单,因此得到了广泛应用。
3.基于零序直流原理的电力电缆故障检测
此故障检测方法的基本原理是,当电网正常工作时各分支线路的零序直流的数值极小,一般不超过0.5mA,如果电网运行中发生单相接地故障,该分支线路中的零序直流将迅速增大,一般可达到50mA左右。因此,零序直流的迅速增大可以作为电缆线路接地故障的重要判断指标。基于上述原理,我们可以在电缆线路各个支路的出线短监测零序直流的大小,一旦电网出现故障就可循序锁定故障支路,然后再利用上节提到的二次脉冲法对故障点位进行精确定位,并迅速排除故障。
三、电力电缆故障的预防
电力电缆是城市电网的重要组成部分,其完全运行对电网的正常工作具有重要意义。因此,电网管理和维护人员不仅要能够迅速进行故障定位和排除故障,还要积极进行电力电缆故障的预防,其具体措施包括以下点:
1.加强电力电缆的反外损失工作。
由第一节的分析可知,电力电缆故障中由一半以上是由于机械外力损伤造成的。因此,一定要加大巡查力度,将电力电缆的外损几率降到最低。具体而言,电力公司要制定和完善地下管线的巡查制度;加强对监护员的培训和考核制度;在巡查过程中发现有违章情况应及时整改。
2.做好日常维护
电力公司要加大电力电缆的日常维护工作,保证电缆线路经常处于最佳工作状态,此外,很多电力电缆的故障都是人为操作因素引发的,因此要加强操作人员的培训,提高他们的责任心和专业技术水平,避免在工作的不规范操作和误操作,提高电网运行的可靠性。
3.重视电力电缆的通道选择
城市的电力电缆均布设于地下管道之中,通道选择是否合理是影响电缆安全运行的重要因素。由于土壤的成分、酸碱度和含水度对电力电缆的影响极大,因此施工前必须对通道所处的土壤环境进行分析,尽量避开对电力电缆有较强腐蚀作用的土壤环境。
4.积极进行电力电缆新材料的开发和利用
在以前,电力电缆主要采用油质绝缘。其优势是制作工艺简单、成本低、寿命长,因此曾经占据了电缆市场的主要份额。但是这种电缆的缺点也十分明显:绝缘油容易流通,并对电缆的安全运行构成潜在威胁。随着交联聚乙烯电缆的出现,油质绝缘迅速被淘汰。因此,我们必须重视电力电缆制造领域的新材料研发和应用,通过供给性能更优越的电力电缆,提高电网的安全系数。
四、结语
电力电缆故障的种类繁多,原因复杂多样,探测和故障定位极为困难。因此,在电网运行过程中,要从更新故障探测方法和加大故障预防力度两方面同时发力,依靠高素质巡查人员的努力工作,方可将电力电缆的故障率降到最低水平。
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中图分类号:F407.61 文献标识码:A
随着我国城市化进程的不断加快,电力电缆在城市配电网的建设和改造中大量使用。近年来,由于电缆故障引发的大面积停电及人身伤亡事故时有发生;另外,由于电力电缆工程是隐蔽工程,发现和排除地下电力电缆的故障,恢复正常供电,将耗费大量的人力和时间。因此,电力电缆工程质量的高低成为制约电网安全可靠运行不可忽视的因素。
1 配电电缆的常见故障及主要原因
配电电缆在运行中常见故障大致有以下几种:
1.1 电缆质量缺陷故障
电缆质量缺陷故障主要包括电缆本体和其附件的质量缺陷故障。电缆本体质量缺陷故障:电缆绝缘中存在的气泡或气隙会使电缆绝缘在运行时发生局部放电,最终致使绝缘击穿;生产电缆时,电缆绝缘受潮,致绝缘老化击穿。电缆附件质量缺陷故障:热缩与冷缩头电缆绝缘层内有气泡、杂质,或其绝缘层的厚度不均,密封涂胶处密封不严造成配电电缆运行故障。
1.2 电缆机械损伤故障
机械损伤类故障比较容易识别,大多造成停电事故。一般造成电缆机械损伤的原因有:市政建设误伤电缆,偷盗电缆,小动物咬伤电缆,自然现象损伤电缆,施工损伤电缆。
1.3 电缆绝缘腐蚀老化故障
引起绝缘过早老化的主要原因有:电缆线路周围靠近热源,电缆工作在电缆绝缘易受腐蚀的环境中。
1.4 电缆在恶劣天气下发生故障
这主要由雷击过电压及大雾污闪引起,多发生在电缆终端头及套管表面。
1.5 电缆过负荷故障
电缆过负荷运行会造成导体温度过高,电缆绝缘加速老化,电缆金属护套膨胀、变形及接点发热损坏等现象。它将缩短电缆使用寿命,造成电缆运行故障。
1.6 外力破坏引起的故障
配网电缆外力破坏主要包括以下两方面:一是进线电缆被盗;二是市政工程施工过程中对配网电缆造成严重破坏。随着经济的发展和社会的进步,城市化进程加快,城市建设规模越来越大。道路扩展、成片开发、广场公寓、小区施工及零星施工遍地开花,使得电力电缆时刻处于一种危险境地,外力事故发生的可能性不断增加。市政建设和电缆线路的发展很快,有关图纸资料落后于实际,图纸不准、不清、不符情况屡有发生,加剧了外力破坏现象。
2 提高供电配网电缆运行可靠性的措施
2.1 增强技术性措施,及时防范和消除电缆故障
2.1.1 对电缆头制作严格把关
针对当前施工队伍技术水平较差的状况,定期组织电缆头制作技术培训;严格按照标准化要求验收,制作质量登记卡,对每一个投入使用的电缆头的制作,责任到人,防止施工质量不过关等情况发生。为防止因制作工艺问题而出现电缆故障,要对负责人进行重新培训,合格后才能从事电缆头的制作工作。
2.1.2 对10kV电缆进行监测与状态评价
采用红外成像仪等先进电力电缆监测仪器和专用的分析软件,对电缆、电缆头或电力设备进行连续温度监测,提前确定设备的早期故障,实现电缆故障的早期预测,防患于未然。完善电缆故障报警功能,当电缆或电气设备发生故障时,提供报警,并准确定位故障点位置,便于开展检修工作。
2.1.3 对电缆进行预防性试验
依据《电力设备预防性试验规程》规定,对电缆进行主绝缘电阻测试试验、电缆外护套绝缘电阻、电缆内衬层绝缘电阻测试试验、铜屏蔽层电阻和导体电阻比测试试验和电缆主绝缘直流耐压试验。在具体工作中,要编制相应的标准化作业指导书,通过认真执行作业指导书项目和多次的预防性试验,达到试验数据准确性和可靠;不断更新、补充电缆的试验程序,及时发现缺陷和薄弱环节,以便及时加以处理。
2.2 强化管理性措施,准确把握电缆运行状况
2.2.1 充分利用SG 186系统进行电缆管理利用2009年国网公司推行SG 186系统平台,及时准确地了解所辖电缆线路的型号、规格、长度,建立电缆缺陷闭环管理制度,实现对电缆线路的实时闭环管理。借助SG 186系统平台,对所辖的10kV电缆设备进行定期巡视检查,建立单独的电缆台帐,及时更新电缆信息,准确把握电缆的运行状况。
2.2.2 建立完善的执行管理制度和技术标准为了将电缆的监督工作做得仔细、分工明确、责任到人,避免因电缆问题而导致不必要的电力事故,必须建立和完善管理制度和技术标准,并严格按标准和制度执行。
2.3 强化社会性措施,严防电缆线路外力破坏
2.3.1 创造良好施工环境
根据国家《电力法》及《电力设施保护条例》,制定一套针对破坏电力电缆(设施)行为的惩罚措施,对外力事故加大经济处罚力度,迫使各施工单位高度重视电力电缆的保护。加强施工队伍内部的治理,减少野蛮施工,从而减少外力事故,达到保护电力电缆的目的。加强与市政各部门、各公司及园林绿化等部门的联系,以便及时准确地把握他们的工程施工规划及工程进度,及时对电力电缆采取可靠的保护措施,防止电缆外力事故的产生。
2.3.2 加强硬件防护
地面标志要和地下电缆保持一致,要明显,易于识别。常用的标志桩要密度合理,地面高度要适当,颜色和造型要有电力特色,要特别便于机械施工操作人员观察,标志桩缺失时应及时补齐;人行道和道路上的标识,要耐久醒目;填埋深度一致,走向平直,不能忽高忽低,左右摆布,防止交叉施工因参考标准不同误伤电缆;要特别避免电缆因应力不同而造成损坏,要改变传统的防护措施,对电缆加装一层防护,如在电缆上敷设一层塑料布,并加印有电缆警示的标识等。
结语
电缆的正常运行直接关系到整个配网的供电可靠性,要想降低电缆故障发生频率,必须从源头上控制,即在设计、敷设、安装、验收、预试各个环节把好关;即需要采取技术性措施、管理性措施和社会性措施,建立一套高效实用的电缆管理模式,以维护10kV电缆的正常运行,提高城市电力供应质量。
参考文献
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