高压电力电缆护层电流在线监测与故障诊断分析

王小冬

摘 要：随着现阶段我国社会经济的发展，人们生活水平的提高，人们的用电量也越来越大。因此，高压电力电缆护层电流在线监测与故障诊断技术变得至关重要。本文第一部分主要介绍了高压电力电缆产生故障的原因，第二部分则介绍了故障状态下护层电流在线检测及故障诊断技术，从四个方面出发做出了详细的研究，第三部分则重点阐述了高压电力电缆护层电流在线监测原理，第四部分研究了高压电力电缆护层电流的故障诊断，希望本文能够给予相关人员参考意见，保障电力电缆的安全性与稳定性，促进电力系统实现更大的发展。

关键词：高压电力电缆 护层电流 在线监测 故障诊断

引言

在城市的输电系统当中，高压电力电缆发挥着巨大的作用，但是在实际的运行过程当中会受到各方面因素的影响，产生各种故障问题，严重影响人们的生产与生活，带来了许多的不便。因此我们必须要采取多种措施进行监测和诊断，保障电力系统运行的安全性。

一、高压电力电缆产生故障的原因

造成高压电力电缆产生故障的原因有很多种，主要是外力因素和内部因素。正确分析电缆故障产生的原因，了解电缆敷设环境，确切判断出电缆故障性质，选择合适的探测方法，快速、准确地判定出故障点，能够提高供电可靠性，减少故障修复费用及停电损失。

其中外力因素包括被水浸，电缆被水浸泡后就会严重损害电缆的绝缘程度，造成接地故障而发生安全事故。温度的腐蚀也是造成故障的原因之一，外界的火源或是热源会造成电缆温度过高，导致短路。还有就是在施工的过程当中由于工作人员操作不当；受到外界的破坏等等原因。

内部因素是由于电流产生的热效应，导致芯片发热，产生附加热量，使电缆温度升高，长期超负荷运行，会极大程度的引发故障。或是电缆中护层电流本身发生短路，电缆对地产生连接，这样就会使高压电力电缆的绝缘性电阻下降，产生故障。还有就是电缆本身使用的时间过长，电缆发生了老化以及腐蚀现象。电场分布设计不完善、材料选用不当、制作工艺不良、不按操作规程要求制作等，都会造成电缆头绝缘故障，绝缘层上出现褶皱、裂损、破口和重叠间隙等缺陷。

二、故障状态下护层电流在线检测及故障诊断技术

2.1交叉互联接线方式的电流计算

护层电流是感应电流和电容电流的和，根据这一点可以知道实现三相高压电缆护层电流的交叉转换是由于在交叉互联电缆的接头处装有了交叉互联接地箱设备以及同轴电缆。其中，同轴电缆是由两根轴心相同的绝缘性金属导体构成，作为电缆的连接装置大多应用在连接线上。同轴电缆主要是为了降低波阻抗，降低保护层的电压，同时还能很好的起到防水作用。另外，同轴电缆的合理应用能够起到抗干扰的作用，相邻的电缆的护层电流能够对同轴电缆进行引导，进入到交叉互联箱的内部，实现换位转换。

2.2接头处松动造成的开路故障

电缆出现故障很大的原因是因为电缆接头处连接发生了松动，接头处松动的原因是由于在安装电缆的时候故障人员的不正确操作造成的，或是受到一定的外力破壞，人为的破坏电缆的装置。这样就会导致电缆被断开，在正常的条件下无法形成一个闭合的回路，因此出现故障的护层电流就会变成0。

2.3互联箱进水

我国很多地区降雨量大，因而很多露天的电缆与附件经常会出现渗水问题，甚至是被淹没。交叉互联箱遭到损坏，雨水渗透到互联箱的内部，使得护层保护器被淹没，产生短路故障。同时水体成分的不同对电阻的影响也不同，比较混杂的污水的电阻很低，这样就会使得互联箱内外水体的相连性，水体的总体积远远的超过其深度，如果交叉互联箱长期的处于污水的浸泡状态的话，就会导致护层的两端接地，加大感应电流，产生故障。

2.4接头处环氧预制件被击穿

如果高压电缆的接头处被击穿的话，就会导致电缆左右两侧的金属护层相连接，直接损害系统，增大护层电流，护层电流升高的话就会导致环氧预制件快速发热，而散热问题却不能很好的解决，这样的话就会一旦预制件被击穿，两条护层电流会受到严重的影响[2]。

三、高压电力电缆护层电流在线监测原理

高压电缆护层电流在线监测装置通过利用前端电流监测装置对高压电缆接头处加装0～100A单模精确CT电流互感器及精确接地环流采集装置实时监测110kV及以上高压电缆的每个高压电缆金属护层接地点的电流参数，并利用GPRS无线通信方式把告警信息发送到监控中心，然后再由管理人员对前端监测点进行定位，同时将其告警信息发送到相关维护人员的手机上，以便及时对发生故障的电缆进行更换或抢修[3]。

高压电力电缆在线监测有三个监测部分，计算机处理系统、传感器系统、温度控制监测系统。计算机处理系统将所有的电缆连接起来，利用传感器对电缆的温度作了进一步的分析，并将相关的数据传到计算机总系统，这样就能及时的对电缆中出现的各种故障，故障的位置、故障的类型等做出进一步的分析处理，这样就能有效的进行监测。

在进行对高压电力电缆的在线监测以及故障诊断的时候首先需要对有关电流的数据进行收集、记录，数据收集系统是由多个感应器组成的，在实际的运行当中计算机系统可以永久的保存监测到的所有数据，并且展示。

四、高压电力电缆护层电流的故障诊断

选择一条线路长度为1.5千米，电压为110kv的电缆作为仿真对象，对电缆的原始数据、长度、电容率等，作出具体的测量，根据护层电流为感应电流与电容电流的和来进行计算，得出最后的护层电流测量值。

在仿真的实际过程当中，对高压电力电缆护层电流做数据监测和故障诊断的时候需要选取实际的电缆作为研究对象，对数据进行分析与仿真，这样就能够清晰的了解到电流的实际变化情况。在系统的具体运行过程当中，电缆对应的三相负荷电流并不完全相同，差别很小，其造成的影响基本上可以忽略。根据电缆的故障分析可以知道护层电流与负荷电流的比值数为1，在电缆发生故障的时候，其比值就会变大，最大达到5[4]。

通过研究可得知，当电力电压发生故障的时候，可以建立一种三相交叉互联电缆护层电流的模型，科学的分析其数据以及动态变化，建立等效电力图。当电缆接头发生互联箱渗水或是预制板击穿故障的时候，电流的数值将会增大。

结束语

虽然现阶段我国的电力系统已经取得了很大的进步，但是在实际的运行过程当中，会出现电流过高而使电力电缆出现故障的问题，因此需要做好对电力电缆的在线监测与故障诊断。电缆的材料选择、制作工艺等都会使电缆出现故障，造成一定的损失，需要根据电压的实际情况，做好电缆的选择与维护。高压电缆金属护层环流的在线监测可以监测电力电缆金属护层自身的状态，也可以监测主绝缘的品质状态和高压电力电缆其它故障。

总而言之，通过对电缆出现故障的原因进行分析，有效的进行在线监测与故障诊断，能够实现电力系统的有效进步，促进电力事业的长久发展。

参考文献：

[1]袁燕岭，周灏，董杰等.高压电力电缆护层电流在线监测及故障诊断技术[J].高电压技术，2015，41（4）：1194-1203.

[2]许华君，朱国朋.高压电力电缆护层电流在线监测及故障诊断技术[J].黑龙江科技信息，2016，（2）：78-78.endprint