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电力电缆诊断检测技术的发展趋势

时间:2018-02-22 16:32:49 来源:


电力电缆诊断检测技术的发展趋势
 

2018年2月22日 16:36

电力电缆无论是架设在机器设备上,还是被埋设于地下,一旦使用时间过久,难免会发生故障,影响市民的正常生活工作、企业的生产经营,如果故障严重还有可能造成重大火灾伤亡事故。埋设在地下的电力电缆具有极大的隐蔽性,故障的检测以及距离的准确定位有难度,给电缆的检修工作带来障碍。鉴于电力电缆在整个城市中的巨大作用极其自身的特点,故电力电缆的诊断检测技术备受业内人士关注。
1、电力电缆诊断检测技术概述
1.1传统检测技术
直流叠加法、直流成分法、tgδ绝缘介损法都是常用的传统电力电缆检测方法,尽管不能全盘否认它们的应用价值,上述技术也的确给电力故障的判断提供了参考依据,然而传统技术终究无法适用于特高压电力电缆的检测和诊断,在适用范围方面大打折扣。
1.2新型检测技术
①电缆接头检测技术
有一项运行中电力电缆的故障统计调查,超过90%的电缆故障发生在电缆接头上。处于运行中的电力电缆,过负荷与接触电阻都会令接头的温度上升,以至于接头迅速老化,从而发生故障。应用电缆接头检测技术检测接头的温度,再根据实时的接头温度进行分析,工作人员可以更全面地了解电力电缆的运行状况,提前做好防护措施降低故障的发生率。
②超高频检测技术
假如电力电缆只是局部的放电脉冲频率较高,那么要获取局部的放电信号就需要提高检测工具的采样频率,控制来自外界的噪音感染。超高频检测技术通过利用宽频带局部放电传感器,再加上电磁耦合方法的应用,能够检测位于10KHz~28MHz频段之间的局部放电现象,且检测效果令人满意。
③电磁耦合技术
这是一种通过测量回路与电磁耦合线二者的作用,把交联聚乙烯电力电缆的接地线局部放电电流信号和上文所述的两种线路相互连接起来的技术,能够使局部信号放大,控制噪音的干扰。
2、电力电缆诊断检测技术的发展与应用
2.1在线检测技术
①小波变换:该技术需要用到滤波器,有的研究给出了两种测量故障距离的方法——单端检测和双端同步检测;有的研究通过小波变换单端行波测距,使行波传播速度与行波达到时间的选择问题得以解决,经大量实践证实,该技术的单端行波测距的精确度完全可以达到故障现场对精准故障定位的标准;还有的研究讲解了电缆故障的在线监测以及电缆精确测距方法,深入探讨了小波变换技术中的电缆故障测距。
②实时专家系统:这是基于网络远程服务发展而来的一种解决电缆故障测距技术,有研究指出,继电保护基础上的专家系统,可通过C语言集成诊断来明确电力电缆的故障类型极其电流有效值,最终准确定位出故障发生点。
③因果网络:节点征兆、起始原因、状态和假设共同组成因果网络,征兆节点代表的是状态节点的征兆,比如保护动作是断路器跳闸的征兆;起始原因代表的是最初引起电缆故障的原因;状态节点代表的是领域内某部分的状态,比如断路器的挑战;假设节点代表的是研究系统的诊断假设。有学者扩展因果网络后,利用报警信息时序特性约束概念构建起新的时序因果网络,并且给出了基于该网络的电力电缆故障诊断技术。
2.2离线检测技术
①低压脉冲法:将低压脉冲信号经测试端输入进电缆中,通过仪器把发射脉冲、接收至故障点反射脉冲二者的时间差△t(μs)记录下来,再计算出故障距离。如果电力电缆中信号的传播速度是v(m/μs),那么电缆故障距离l=v×△t/2
②脉冲电压法:该方法接收的信号是故障点由于放电所产生的脉冲信号。利用高压设备让电缆发生故障处放电,从而产生脉冲信号,再利用仪器在测试端接收来自故障处的放电信号,通过接收信号的时间来计算故障点的距离。但是该方法因为没能完全隔离高压部分和测试仪之间的电气,也许会有安全隐患。
③脉冲电流法:该方法的原理相当于脉冲电压法,但它应用了电流耦合器,因此能够完全隔离高压部分的电气,安全性基本可以保证。
④二次脉冲法:这是一种非常先进的故障测距方法,技术原理为:通过对故障电缆施加高压,让其形成高压电弧,之后故障点就会变成低阻短路故障,然后再应用低压脉冲法对其检测。
2.3电力电缆故障定点技术
当发生故障电缆的路径和距离测量完成后,故障点的大概位置也就能够确定,但如果要想更准确地定位故障点还需用到故障定点技术。
①声测技术:利用放电装置让故障点放电发生振动,振动传至地面后利用振动拾音器接收来自故障点的声音信号,之后就可明确故障点的具体位置,一切高压脉冲信号之后故障点可产生放电声音的电缆故障检测都可以应用声测技术。
②声磁同步技术:故障点在放电时会同时产生声波和电磁波,由此可以准确定位故障点。在故障电缆上加入高压脉冲信号,放电时,故障点会同时产生声音信号与脉冲磁场信号,但是它们的传播速度不同,利用它们最小的传播时间差来定位故障点。
③音频感应技术:技术人员要用耳朵辨识出声音信号是强是弱,最终判断出电缆故障的发生位置。将1kHz或者其它频率的音频电流信号加在电缆两相之间或者金属护层和相之间,音频电磁信号由此产生,并在距离较近的开路故障点正上方或是金属性短路故障点形成信号最强的磁场,可借此定位故障点。
④跨步电压法:在大地和电缆故障点施加直流高压信号,故障点的大地表面就会形成点位分布,且呈喇叭状。大地表面的两点电压需要用灵敏度极高的电压表测量,故障点前、后电压表指针全部指向相反的方向,由此可定位故障点。
⑤全球定位系统行波故障定位技术:电力电缆发生故障后,线路上会出现运动速度不变的电流行波和电压,利用现代性波定位来检测可以找到精确的故障点。输电网GPS行波测量网络由记录仪和调度通信共同构成,用该网络来测量故障行波波头到达各变电站所需要的准确时间,然后通过调度来对故障点进行定位。
⑥分布式光线温度传感器:电力电缆的监护和通过光线温度传感系统来实现,在电缆表面贴上测温光纤,用以测量电缆表面的数据,根据导体温度变化与表面温度变化的差值得出运行负荷电流和表面温度二者的关系,从而保证供电系统的正常运行。
⑦人工神经网络:有学者指出:可将输电线路的不同地点的电流电压测量结果当成样本传输至特定的神经网络中,在和训练样本库中的样本进行比较之后,可定位故障点。技术人员利用三维图中显示出的神经网络的输出能够得到电力电缆故障发生点的具体信息。
结束语
电力电缆是否运行稳定,关系到人们的日常生活与企业的生产经营。重视电力电缆的故障检测和诊断,结合实际情况灵活运用检测技术,准确定位电力电缆故障点,及时维修,做好安全防护措施,对电力系统的整体运行极其重要。我们所处的是电子信息科技高度发达的时代,电力电缆诊断检测技术也应顺应时代潮流,与时俱进地向着数字化、智能化、自动化的方向稳定发展。

责任编辑:陶明 乔文玮 杨恒勇

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