（1国网四川省电力公司成都供电公司；2砻江流域水电开发有限公司）
摘要：随着城市的发展，架空线路逐渐下地，随之而来的是输电电缆的体量增长，所以，输电电缆对城市工业生产以及居民生活至关重要。因输电电缆结构特殊，金属护套非正常接地是其常见缺陷之一，因此快速的对输电电缆金属护套接地缺陷进行诊断并及时排除，是输电电缆正常运行的保障。而本文则对输电电缆金属护套接地缺陷的原因以及几种诊断方式进行了研究。
关键词：输电电缆；接地缺陷；诊断方法
前言：
输电电缆是目前连接城市变电站的重要能量传输通道，因为其运行可靠，受外界影响小，因而被广泛运用。但输电电缆因其结构的特殊性，在施放或者因为其他原因，存在金属护套非正常接地的可能。如果电缆一直带缺陷运行，随着负荷的增加和长时间的缺陷影响积累，往会对电缆本体造成不可逆的损伤，甚至发生本体或接头爆炸，引发供电断面受损。因此，研究对输电电缆护套非正常接地缺陷的诊断方法，对保证城市电力动脉至关重要。
1.输电电缆非正常接地缺陷原因
输电电缆金属护套不正常接地一般分为低阻与高阻两种，低阻缺陷是指对地绝缘电阻过小引起的接地缺陷，一般来说当对地绝缘电阻小于150Ω时，便称为低阻缺陷。而高阻缺陷则是由于对地绝缘电阻过大导致的缺陷，高阻缺陷会导致泄漏的电流增大，是泄漏性缺陷的一种。
1.1机械损伤
输电电缆在施工时可能会因施工不当造成机械损伤，或是在安装完毕后由于外界不可抗力导致的机械损伤。当电缆外护套被破坏时，便会导致输电电缆金属护套非正常接地缺陷。在目前所发生的输电电缆金属护套非正常接地缺陷中，由机械损伤所造成的缺陷占比超过50%，很多情况下微小的机械损伤会随着时间的推移逐渐扩大，这也是机械损伤难以预防的原因之一。
1.2外部环境导致外护套缺陷
输电电缆大多运行在地下，因通道的原因使线路受潮，容易受到地下水的影响，可能导致外护套被腐蚀，随着时间的发展，外护套本来薄弱点的缺陷将进一步扩大。对于户外终端上杆处的电缆，长时间风吹日晒，加剧绝缘线路的老化，出现外护套皲裂，进一步发展，引发金属护套接地缺陷。
1.3运行过程中的位移
目前，输电电缆主绝缘大多是采用交联聚乙烯材料，因主绝缘材料在生产过程中交联不充分，导致在之后的运行中本体会施放电缆应力，导致电缆移位。此外，在同一运行通道中，存在其他电缆线路，因为互感的影响，运行中也可能存在移位。移位过程中可能触碰尖锐物体，进一步造成金属护套不正常接地。
1.4绝缘层老化缺陷
输电电缆金属护套中有感应电流，其金属护套在长时间的电流和发热的作用下，往往加速外护套老化，导致外护套物理性能降低，绝缘能力下降。外护套层性能降低便可能导致接地缺陷，这种缺陷一般出现在长时间使用的电缆中。
2.输电电缆接地缺陷的诊断方法
诊断输电电缆接地缺陷的方法主要有低压脉冲发射法、电桥法、声波法、同步法以及电缆烧穿法共5种。
2.1低压脉冲发射法
该技术是一种无损检测技术，即在不破坏电缆结构的前提下进行检测的方式。利用特定的脉冲发射仪器向电缆的接地处发送脉冲信号并接收返回的信号，根据返回的信号波形即可判断缺陷发生的部位以及缺陷的类型。根据计算机上的波形判断，当波形为正波形时代表缺陷为短路缺陷；当波形为负波形时代表缺陷为短路缺陷；而当波形较为平缓且正负波形均存在时，则缺陷为低阻缺陷，发生的位置为接地装置的接头部分。低压脉冲发射法的优势是检测缺陷的范围较广，精确度较高，但在使用时应当熟悉各种波形对对应的缺陷特征，从而根据波形的变化判定缺陷的种类。
2.2电桥法
电桥法特别适合检测输电电缆中的低阻缺陷，其原理是利用外接电桥的方式检测接地部分的缺陷。通过将接地部分与外部电桥组成回路，通过调整外部电桥电阻阻值的方式，使接地部分与外部电桥之间达成平衡，通过计算可得出接地部分的阻值，当小于150Ω时，即可判定为低阻接地缺陷。电桥法的优势在于使用方便，部署灵活，但其对于其它种类的接地缺陷难以进行测量，因此需要配合其他的测量方式，缩小缺陷范围后再使用电桥法判定是否为低阻接地缺陷。
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2.3声波法
声波法利用声波判定输电电缆的接地缺陷，通过高能量声波发送装置将高能量声波发送到电缆的接地点中，当高能量声波穿过接地点到达缺陷点时，便会产生特定的响声，利用扩音器扩大此声音即可判定缺陷发生的位置与类型。这种方式适合于判定高阻缺陷中的闪络缺陷，但其缺陷是灵敏度不高，且容易受到环境背景噪音的影响。
2.4同步法
同步法即声磁同步法，对于低阻缺陷以及高阻缺陷有较好的检测作用。该方法需要用到的仪器与设备有电磁探测仪以及高频拾音器，通过电磁探测仪与高频拾音器探测缺陷点的电磁信号与音频信号模型，结合两种信号的特征，可以较为精确的判定缺陷的部位以及缺陷的类型。在实际检测时，需要将电磁信号和音频信号按照特定的方式发送到待检测的部位，并根据同步返回的信号确定缺陷点的电磁信号与音频信号波形。这种方式适合诊断高阻与低阻缺陷，通过两种信号波形同步分析的方式解决单一信号误差较大和易受干扰的问题。
2.5电缆烧穿法
此方式是适合判定埋藏在地下较深的电缆，当脉冲法、声波法与同步法均不能穿透埋藏较深的电缆时，可利用电缆烧穿仪器对缺陷点发射电压较高但电流较小的电流，这种电流在击穿缺陷点后，其能量不断的作用与缺陷点可以使缺陷点因快速发热而碳化，从而排除绝缘层的干扰判定缺陷的位置以及特征。相比于声波法以及同步法，烧穿法适用范围更广，可以有效诊断深埋的电缆或绝缘层非常厚的电缆，此方式适合诊断高阻缺陷中的泄露缺陷，在一些较难诊断的电缆缺陷中一般都会使用烧穿法诊断。
3.降低输电电缆金属护套接地缺陷率的若干建议
针对输电电缆容易出现的金属护套接地缺陷的特点，本文除总结几种诊断方式外，还将介绍几种降低输电电缆金属护套接地缺陷的建议。
3.1输电电缆外护套的选择
由于输电电缆普遍工作在环境恶劣的室外，因此电缆的外护套的选择就变得至关重要，合理的选择电缆外护套可以有效的保护电缆，降低其发生接地缺陷的概率。对于安装在潮湿环境或在水中的电缆，应当采用防水性好的特殊保护层，对于安装在水中的电缆，应当使用挤塑外护层；当电缆所处的环境温度较低时，应当使用聚乙烯外护层；当电缆的周围可能存在有腐蚀性的化学液体时，应当使用金属和塑料构成的复合阻水层，防止化学液体对绝缘层的腐蚀。
3.2电缆附件的选择
选择终端时，应当根据电缆安装的位置选择，对于安装在室内环境中的电缆，一般考虑其性能规格即可；对于安装在户外的电缆，选择终端时除了要考虑性能与规格等参数，还应当结合当地环境的特征，如气温、恶劣天气等对终端的防护性能进行综合考虑。
对于输送电压超过35kV的电缆中，金属护套一般不使用直接接地的方式，一般采用交叉互联将金属护套接地。对于敷设距离较短的线路可能采取直接接地或单端接地，采用直接接地的电缆，当其电压超过35kV时，电路接地系统可能会因为感应电流过大长时间发热，最后造成金属护套非正常接地。采用单端接地的线路，可能由于非直接接地端电压较高，长期运行可能造成外护套击穿。
为解决金属护套中的感应电压或感应电流异常引发外护套缺陷的不足，敷设输电电缆时应当注意回流线与均压线的布置，防止线路电压过大。布设回流线时，其中接地电阻的阻抗应当经过严格的计算，确保接地电阻能够有效的抑制感应电流。此外，回流线路中的阻抗应当适当调节，避免阻抗过大影响电力的传输效率。
4.结论
本文对输电电缆接地缺陷的诊断方法进行了分析，造成输电电缆非正常接地缺陷的原因有机械损伤、外部环境导致外护套缺陷、运行过程中的位移以及绝缘层老化等。在诊断输电电缆的接地缺陷时，可采用的方式有低压脉冲法、电桥法、声波法、同步法以及电缆烧穿法五种方法，每种方法都有其适应的检测类型。在安装输电电缆时，应当注意根据电缆的类型以及安装的环境合理选择电缆的外护套以及附件，从而降低输电电缆金属护套非正常接地缺陷发生的几率。
参考文献：
[1]杨玉新，王延伟，王钰，et al. 特高压直流输电线路接地点判定及排除方法[J]. 内蒙古电力技术，2018（2）.
[2]罗晓键. 高压电力电缆接地缺陷查找技术[J]. 电子技术与软件工程，2017（6）.
作者简介：
张昊霖，1990年8月出生，男，本科，国网四川省电力公司成都供电公司，主要从事输电电缆运行维护、检修试验等工作。
李泉，1991年9月出生，男，本科，雅砻江流域水电开发有限公司，主要从事电力生产相关工作。
论文作者:张昊霖1,李泉2
论文发表刊物:《河南电力》2019年7期
论文发表时间:2020/1/3
标签：护套论文; 缺陷论文; 电缆论文; 金属论文; 波形论文; 电桥论文; 声波论文; 《河南电力》2019年7期论文;