摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的现代化建设的发展也有了很大的进步。目前我国经济快速发展，社会正在朝着现代化、智能化方向发展，社会用电量日益增加，对电力能源的需求不断提升。在这样的环境下，电网的安全、质量及智能化要求也越来越高。在电网中连接各种电气设备、传输和分配电能的电力电缆，安全性能不断提高，维护工作量大大减少，可靠性高，有利于提高电网安全运行水平，在电网中已经得到越来越广泛的应用。随着电力电缆使用数量的日益增加，电力电缆所产生的故障在电网故障中也占了一定的份额。智能电网对电缆故障也提出了更高的要求，如何快速、准确地确定故障点位置和判断出故障类型，智能电网如何准确切断故障点，迅速恢复供电，电力电缆智能故障定位已成为电缆运行中十分关键的技术。
关键词：电力电缆；故障诊断技术；智能电网；应用研究
引言
随着电力电缆在供电安全、可靠性能方面的提升，电力电缆在电力系统、工业及城市用电方面运用越来越多，其在安装方便、美化环境等方面有突出的优点。随着智能电网的不断发展，电力电缆的安全、质量、故障定位及探测技术已经成为电力系统运行的一项重要技术。首先分析了电力电缆常见故障的原因，然后介绍了电力电缆常用的故障检测技术，并在此基础上介绍了电缆振荡波局部放电在线监测技术结合智能电网的研究。
1电力电缆老化分析
任何电力电缆从其结构上来分析，大致可分为三大部分，即导体、绝缘屏蔽层和保护层，电力电缆的老化主要发生在绝缘屏蔽层和保护层。充油电缆本体、终端及接头的绝缘纸均浸在绝缘油中，由于有绝缘油的存在，其绝缘不易发生老化。但在电缆发生振动、伸缩变形和外部作用等原因造成的护套层破裂和绝缘油泄露时，充油电缆的绝缘性能会显著降低，严重时可能导致事故发生。绝缘油还会和空气、水分、异物发生氧化、热老化及加压老化等现象，引起绝缘下降。水树老化和金属屏蔽层破损是交联聚乙烯电缆常发生的现象。电缆中绝缘体内部有水分存在时，由于电场局部集中而在绝缘体中形成树枝状缺陷的老化现象叫做水树。在高温环境下，水树枝可能发生显著的氧化，会导致吸水性增大，导电性增高，最终导致热击穿；在低温环境下，水树枝经长时间氧化或转化为电树枝。交联聚乙烯电缆破损的主要原因有电缆护套破损、电缆内部浸水和电缆腐蚀严重。当电缆金属屏蔽层破损后变为非接地状态时，会产生电压、充电电流，进而造成电缆发热，使电缆老化速度加快。
2电缆故障原因分析
电缆故障大致可归纳为以下几类。（1）机械损伤类机械损伤是发生电缆事故的主要原因。机械损伤轻微时，电缆可以继续运行，但在长期运行后损伤部位会发展为故障点，引起事故的发生。造成电缆机械损伤的主要原因有：1）电缆安装质量不高。电缆安装时碰伤，电缆过度弯曲损伤电缆，敷设过程中机械牵引力过大拉伤电缆等。2）外力作用损坏电缆。电缆路径上或电缆附近进行施工工作，直接在外力作用下损坏电缆。3）电缆的金属铠装层破损。金属铠装层收到外力作用或者腐蚀严重破损。4）受自然现象造成的破损。电缆自然行程使装在电缆管口或支架上的电缆破损；如中间接头或终端头内绝缘胶膨胀而胀裂外壳或电缆护套；因土地沉降引起电缆破损。（2）电缆绝缘层绝缘下降类造成电缆绝缘下降的主要原因有：因电缆终端不严密或安装质量不良而导致电缆绝缘层进水；电缆制造过程中，护套层有裂缝或小孔；金属护套层被外力破损；电缆护套层腐蚀严重引起电缆破损，绝缘受潮。（3）过电压故障类当电力电缆受到过电压作用时，在电缆绝缘薄弱处击穿，形成故障。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（4）电缆绝缘老化类电缆绝缘介质内部存在气隙，气隙在电场作用下会产生游离，使电缆绝缘下降，当绝缘介质发生电离时，气隙中会产生一定的臭氧、硝酸等化学生成物，腐蚀电缆绝缘层；电缆长期高负荷运行或电缆通风不良会引起电缆发热，电缆过热会加速电缆绝缘老化的速度；电缆绝缘层中的水分进入，使绝缘纤维产生水解，造成电缆绝缘下降。
3电缆振荡波局部放电在线监测技术在智能电网中的研究
未来智能电网的建设发展，势必对先进电力电子技术的进一步发展提出新的需求。我国电网网架结构相对比较薄弱，在输电、配电等领域还存在很多需要调节恢复和提升的地方。在此情况下，先进电力电子装置作为重要的系统调控手段，可以用来调节输配电网的潮流分配，增强网架结构，抑制电网故障的传播，并提升电网在各种故障下的“自愈”能力，从而提高我国大电网安全稳定运行水平，更好地支撑经济社会发展。振荡波测试是近年来发展起来的一种离线（停电）电缆局放检测技术，通过对充电后流经系统检测回路的电缆放电电流中脉冲信号的分析与计算来实现电缆内部局部放电量值检测和位置确定，用于带绝缘屏蔽结构电缆全线本体和附件缺陷检测。该技术是目前国际上较为先进的一种试验测量手段，进行该试验能及时准确地掌握电力电缆绝缘健康水平，将隐患第一时间排查清楚，防患于未然，为后续的电缆网运行管理提供可靠依据。该系统主要通过检测在高压振荡波传输过程中被试电缆内发生的局放来判断电缆的绝缘状态。首先在被测电缆端加直流电压至预设值，之后闭合高压固态开关，通过设备电感与被测电缆电容发生谐振，在被测电缆端产生阻尼振荡电压。考虑到与电缆运行状态的等效性，系统采用固定电感和被试电缆构成阻尼振荡回路，通过配置使电压振荡频率处于工频或接近于工频。局部放电所产生的电脉冲信号具有非常宽的频谱，约从数百赫兹到数百兆赫兹，应用宽带脉冲电流法及基于该方法的脉冲分离分类技术，能够在获取尽可能多的放电信息的前提下，又有效地滤除现场的干扰，有利于电缆局部放电的测量和在线监测。目前广泛使用的脉冲电流法为了避开无线电干扰，主要利用局部放电信号频谱中的较低频段部分，一般为数千赫兹至数十万赫兹（至多数兆赫兹），因此信号中包含的信息少，同时抗干扰能力也较差，在应用于在线监测时尤其明显。而近年来所采用的超高频方法主要测量局部放电所产生的超高频信号（200MHz~2GHz），其优点是躲开了几百兆赫兹以下的现场干扰，信噪比比较高。但由于局部放电能量主要集中在几百兆赫兹以下，超高频部分能量较弱，较难进行局部放电的定量和模式识别，另外该方法对绝缘内部气隙放电的检测灵敏度不高。运用阻尼振荡波电压下电力电缆模式识别及故障诊断技术，针对振荡波电压下电力电缆的局部放电测量，主要测量放电量为主，建立故障的模式识别。利用脉冲分离技术的抗干扰和多种模式分离方法，快速、准确的判断电缆故障故障，通过智能电网对电缆典型故障库及智能化的综合 分析识别，快速、准确地作出故障点的隔离，最短的时间内恢复停电区域的供电，满足智能电网的安全、稳定运行。
结语
电力电缆在电力系统中作为电力传输的通道，以及连接各种电气设备等作用，运用越来越广泛，在电力电缆故障发生时，迅速、准确地确定电力电缆的故障点，是电力企业的难点。随着智能电网的不断发展，对电力电缆故障诊断技术也提出了更高的要求，通过阻尼振荡波电压下交联聚乙烯电缆局部放电检测、定位技术及模式识别技术，建立利用阻尼振荡波电压下宽带脉冲电流法的电缆局部放电的检测、定位和故障模式识别系统；利用脉冲分离技术的抗干扰和多种模式分离方法，快速准确地判断电缆故障；通过电缆典型放电样本库及智能化综合分析识别软件进行电力电缆的检测与故障识别，为电网缩短了停电时间，提高了电缆检修效率，满足智能电网的要求。
参考文献
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[3]刘健.配电网故障定位与供电恢复[M].北京：中国电力出版社.2012.
论文作者:邓云峰
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第06期
论文发表时间:2019/7/31
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