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摘要：虽然局部放电带电检测技术已经具有了一整套技术体系，但是高压电力电缆试验方法与检测技术的现场使用效果还有待提高。
关键词：电缆；聚类算法；抗干扰性；电力
我国城市化建设逐渐推进，架空输电线路具有的占地面积过大、存在安全隐患等问题推进了电力电缆的应用。作为传输和分配电能的设备，电力电缆具有占地少、可靠性高、电能质量和利用率高、维护工作量小以及发展前景好等优势。电力电缆的应用日益普遍，由电力电缆引起的运行故障也随之而来，并逐渐频繁。因此，有必要对电力电缆进行故障剖析，并找到合适的应对措施。电力电缆地下埋设这一特殊性质，给故障的发现与检修带来了许多不便，使其耗时长且需要投入较大的人力物力。在这种情况下，寻求便捷可靠的故障诊断、故障粗测以及精测定点的技术方法极为重要。因此，本文从电力电缆常见故障及其成因入手，简述电力电缆故障分析各阶段的技术手段，以期为科研人员提供一定的参考和帮助。
1局部放电带电检测中的抗干扰技术
1.1检测中的分类
目前常遇到的抗干扰技术包括频域开窗法、时域开窗法和时频开窗法三类。频域开窗法抗干扰技术是根据信号频域特征加以抑制的高压电力电缆检测技术。时域开窗法是借助时域特征加以抑制的高压电力电缆检测技术。时频开窗法是按照小波分析法来提取局部放电信号。
1.2现有高压电缆带电检测中存在的主要问题
在现有的高压电力电缆检测技术条件下，随着检测信号频率的增加，信号的幅值衰减愈加严重，信号的迟滞效果愈加明显。也就是说，局部放电信号中的高频成分衰减现象明显，其相位也发生了极大偏移，采集到的高压电力电缆波形的畸变问题突出。目前被广泛应用的自动聚类方法主要存在的问题有：（１）聚类数量的选取存在一定的问题，聚类数量的人工选取方式，还存在一定的弊端，例如，很难得到最优聚类个数。（２）聚类算法通过不断迭代，最终逼近最优解。其对初始值的选取比敏感，若初始值不合适，常常无法逼近全局最优解，迭代过程只能徘徊于局部最优解处，导致分类错误或失败。（３）对数据集样本的要求比较高，难以对任意两个聚类簇有一定交集的样本集进行处理，数据簇合理分离能力较弱。对于局部放电检测来说，常规模糊聚类方法己经不能满足当前的自动化、智能化需求。因此，本文采用交互式自动聚类算法，以实现多放电源信号自动分离功能，以及多种聚类方法和聚类个数之间的自动优化功能，选择最佳优化效果，从而更适应局部放电聚类分离中实际面临的复杂问题。
2电力电缆故障形成原因
2.1电缆自身质量不佳
由于技术成熟，我国常用的中低压电缆一般不存在设计和工艺问题。自身质量问题，是导致高压电力电缆故障的主要原因。由于市场竞争激烈，商家为降低成本，可能并没有按照规范的标准来设计制造电力电缆，或者轻视了制造材料的选择，可能导致最终的产品存在偏心、气隙、杂质或损伤等诸多问题。例如，由于未将绝缘部分包裹好引起的绝缘受损，电缆设计中零件未按技术要求制造导致泄露问题，电缆附属设备由于粗制滥造使得其金属表面不光滑。这些先天不足的电缆一旦投入使用，极有可能造成严重的电力事故，威胁人们的生命安全。
2.2电缆施工不当
在电缆铺设过程中，由于施工未按照规范严格进行，导致在接近电缆处施工时容易出现电缆表面破损的情况，大大降低了高压电力电缆的绝缘性。受损电缆投入运行后由于所处环境潮湿，很可能出现内部进水的情况，导致绝缘因受潮进一步劣化，缩短了电缆的使用寿命，严重时可造成电力系统崩溃，不利于人们的生产生活。
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2.3外力引起的机械损伤
在电力电缆安装、运输过程中，可能会使电缆因外力而出现机械损伤，由此引起的事故超过了电缆总事故的50%。外力引起的电缆机械损伤一般可分为如下3类：（1）在机械开挖与人工打桩环节，不经核对便随意作业，导致电缆受损；（2）电缆由于安装固定不牢，发生拉扯、摩擦而导致故障发生，多出现在移动设备上；（3）由于重物碾压地面引起的电缆错位变形等故障，一般突出表现在直埋电缆上。
3高压输电电缆规划方案的改善策略
3.1合理的敷设方式
根据线路运行的实际环境，考虑线路敷设方式，比如直接敷设、暗敷设等方式，对于地理环境的特殊性，将隧道式、直埋式、沟槽式等多种方式进行选择，从具体情况出发，加强对线路敷设方式的正确选择。改进线路敷设方式，对于环境恶劣情况下的电缆，采用改进方式进行敷设，对于长期不同的排水系统，需要加强线路安全防护，采用新型方式提高线路敷设质量。
3.2电缆布置技术
输电线路运行中，作业人员根据实际情况，布置输电线路，采用合理的电缆排列方式，保证电缆三相排列的科学性。对于线路较长的情况，需要采用等边三角形排列方式，固定好输电线路。将电缆布置在高位侧，采用挠性布置的方式，提高刚性固定的有效性，对电缆支架的材质提出严格的质量要求，以免因电缆支架材质问题引发安全事故。合理布置电缆线路，对于电缆线路运行中的问题进行有效的管理方式改进，比如在与架空线路连接中，要采取措施将其固定好，避免因天气原因导致线路运行中发生意外。
3.3电缆金属护套或屏蔽层接地方式的选择
城市内布置接头工作井一般比较困难，例如，110kV双回电缆接头井的长度约12m、宽约2m，布置难度可想而知，同时，由于过多的电缆接头会降低电缆的运行可靠性，因此，推荐在现场条件允许的情况下，电缆的中间接头和绝缘接头尽量少，提高电缆可靠性。为降低110kV及以上电缆外护套绝缘所承受的工频过电压，抑制对邻近弱电线路和设备的电磁干扰，适宜沿电缆线路装设平行的回流线。交叉互联方式适用于较长的电缆线路，且将线路全长均匀地分割成3段或3的倍数段。使用绝缘接头把电缆金属护套隔离，并使用互联导线把金属护套连接成开口三角形，电缆线路在正常运行状态下流过3根单芯电缆金属护套的感应电流矢量和为零，就能避免电缆负载能力受流过金属护套的循环电流引起发热的影响。在雷电或操作过电压作用下，绝缘接头两端会出现很高的感应电压，为保护电缆外护层免遭击穿，因此需在绝缘接头部位设金属护套电压限制器。另外，由于在每个交叉互联段的两端是直接接地，当系统发生单相接地故障时，电缆金属护套中的电流能抵消或降低由电缆产生的磁场对周边弱电线路的干扰。
4结语
高压电力电缆高频电流检测法检测中，多源放电的情形非常复杂，很难找到一种可解决所有多源放电问题的方法。抗干扰工作必然是多种抗干扰算法结合使用，才能达到最优解。需要指出的是，时频聚类分离算法仍然是最常用的高频电流检测法抗干扰手段，本文所提的分频聚类方法只能作为一个补充手段。
参考文献
[1]陈秋，孙正凯，王伟.10kV配网电缆故障分析及防范措施[J].重庆电力高等专科学校学报，2011，16（6）：76-78.
[2]谢荣泽.电缆故障分析及维修安全装置的研究[J].电工技术，2018，（20）：45-46.
[3]鲍永胜.电力电缆局部放电在先检测与故障诊断[D].北京：北京交通大学，2012.
[4]鹿洪刚，覃剑，陈祥训，等.电力电缆故障测距综述[J].电网技术，2004，（20）：58-63.
[5]戴静旭.高压电缆故障原因分析及对策措施[C].全国第七次电力电缆运行经验交流会论文集.2004.
[6]刘明生.电力电缆故障的测寻[M].北京：冶金工业出版社，1985.
论文作者:张显堡,钟贤尤,吕品
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/10/15
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