随着人们生活水平的不断提高,人们在日常生活中的用电量也在不断的增加,电缆线路出现故障必然会对人们的生产和生活造成一定的影响,本文就电缆线路故障产生的原因及相关的防范措施进行阐述。
在电缆线路运行的过程中,由于天气、外力、自然灾害等原因都会造成电缆运行故障的产生,电缆线路出现故障会对人们的生产和生活产生巨大的影响。因此,在电缆线路运行的过程中,我们要从管理方面、技术方面等采取防范措施,保证电联线路的正常运行。
二、常见的故障因素
1、外力因素。由于配电线路的通道非常复杂。因此,很容易发生线路故障。伴随着城市建设的步伐不断加快,各种改造工程纷涌而至,项目大规模建设和发展,很容易破坏配网,如在开挖时破坏电缆,各种机械和物料破坏杆塔。城市的繁华带来的是交通不便,由于违规驾驶造成的车辆撞到电杆,造成断杆或倒杆事故的屡有发生。市区的规模日益扩大,许多高压输电线路正在被逐渐扩大的城市建筑物包围,原本空旷的地带出现了大量的建筑物,一旦建筑物违规操作,就会影响到线路的安全性。一些含有锡箔纸的庆典礼炮、城市上空漂浮的塑料袋、风筝等异物也会对电力线路造成影响,一旦导线上悬挂这些异物,会对线路的安全性产生极大的隐患。此外,某些动物爬到配电变压器上会造成相间短路。而一旦出现盗窃分子盗窃电力设施,将会酿成重大事故。
2、自然灾害。自然灾害主要是指雷击,雷击事故是架空线路最常见的,架空线路的路径较长,附近建筑物较少,地形较为空旷。因此,很容易遭到雷击,雷击可以击穿绝缘子,导致爆裂,还会造成断线、避雷器爆裂、配变烧毁等。每年由于雷击造成的线路故障是很常见的。
3、树障。城市的绿化工作为城市增添了宜人的气息,为城市的建设增光添彩,但同时对配电网线路的影响不能忽略。许多居民对清理树障缺乏认识,当公司组织人员清理树障的时候,就会出现不予配合的情况,使清理工作出现了较大的困难。树障不能及时清理,一旦遇上恶劣的气候天气,如刮大风、下大雨时,就会造成导线对树木放电,严重者整棵树都会倒在线路上,压断导线,造成事故。
4、用户产权设施。用户产权设施的管理不完善,也是事故的主要因素之一。各种老化的电力设备一直没有更新换代或加以维修,不但跟不上技术的发展,还由于年头已久,其内部老化严重,很容易出现故障。设备的内部故障主要是由于缺乏必要的维护和正确的保养。
5、配电设备。配电变压器的故障会导致弧光短路,如果操作不当也会容易引发事故。要避免绝缘子受损或脏污,否则会导致接地或电阻降低,造成放电甚至更严重的后果。避雷器等设备未按时进行检查和维修,导致质量较差,一旦被击穿,易发生事故。正所谓“牵一发而动全身”,配电设备方面的不完善和本身的内部故障很容易导致配电线路的故障。
6、管理方面。影响配电线路的另一主要因素就是管理不到位,随着人们生活水平的日益提高,电能需求量迅速增加,现有的配电线路及配电设备容量已不能满足用户需求,存在着小马拉大车现象,造成部分变压器频繁处于过负载运行状态,尤其是在每年的季节性用电高峰期,过载情况更为严重。变压器长期过载运行会造成内部各部件、线圈、油绝缘老化,或致使内部缺油,使油面降低,造成绝缘油与空气接触面增大,加速空气中水分进入油面,降低变压器内部绝缘强度,当绝缘降低到一定值时,变压器内部就发生了击穿短路故障,影响整个配电线路的稳定运行。工作人员的责任感较差,素质不高,对工作漫不经心,对各种设备欠缺巡视和检查,导致设备出现故障时未能及时发现,造成更大的事故。消缺管理欠缺健全的制度和清晰。
三、电缆线路故障的防范措施
1、基于多变的天气因素,采取针对性的防范措施
在耐雷能力方面,要切实提高绝缘子的耐雷内能力。从实践来看,一旦发生雷击事件,针型绝缘子发生闪络的概率较高,且极易出现故障;而处于耐张点状态的绝缘子,出现故障和闪络的问题较少。所以,需要提高针型绝缘子的耐雷能力,进而避免因雷击而出现配电线路故障。对此,可以针对实际情况,在线路中安装避雷装置(避雷器)。例如,对于易受雷击的配电线路,可以安装金属避雷器或防雷金具。其中,防雷金具的密封性较好,且在安装上比较简便,运行比较稳定,在实际中应用广泛。与此同时,进行定期的检测也非常重要,尤其是对接地网的接地检测,以确保电缆线路的稳定运行。
2、针对自然灾害配网故障采取的防范措施
首先要提高绝缘子特别是针式绝缘子的耐雷水平。研究发现,把针式绝缘子替换成P-20T防污绝缘子有利于提高线路的防雷水平。其次是可以在变电所的出线端安装以金属氧化物为原料的避雷器,在刀闸处,开关,耐张杆塔处,线路分支处,易受雷击的杆塔处安装防雷金具或者是氧化物避雷器。底单是要对避雷器进行接地网测试,通过对接地网做防腐处理,加注降阻剂,补打接地极来保证接地网电阻小于十欧姆,保证配网泄流能力,避免雷击的损害。第四点是针对绝缘线易受雷击的防范,可以运用穿刺性防弧金具来解决。
3、针对配网线路老化的防范措施
第一可以采取新设备替代老化的旧设备的办法,采用节能型配变设备或者是真空断路器;第二可以在配电线路上分段加装分支开关以及分段开关,缩小线路故障检查范围;第三可通过每条线路和不同的电源点线路拉手,实现配网结构优化。
4、从管理方面防范配网技术故障的发生
可以把配网线路巡视成效和收入进行挂钩,利用激励机制增加工作人员对线路故障巡视的积极性;对于调度所,变电站特别要在负荷高峰期紧抓符合检测,发现故障及时进行调整;要定时进行反事故演习,提高员工的整体协调能力以及处理突发事件的能力,保证其出色完成好事故抢修工作,并制定出科学的事故防范及应急预案。
5、从使用材料上进行预防
选择优质的电缆材料,以同心度和材料纯度等为指标选择电缆品牌,确保优质的电缆投入使用;确保中间头和终端头的施工质量,即电缆的终端头和中间头必须与电缆本体具有相容性,从而对电缆起到密封防潮、防水、机械保护的作用,保障线路安全运行。
6、加大设备管理与更新力度。
首先要定期对配电线路各项设备开展预防性试验,对不合要求的及时整改或更换。同时,要对电缆的中间头和终端头进行定期检查,防止其老化导致线路故障。还要加大对陈旧设备的更新换代力度,特别是变压器上使用的跌落式熔断器要用负荷开关代替,现有的变电站要加装先进的保护器以及故障报警设备。此外,在实践应用中,还要加强对金具等设施的合理使用。
四、新技术的应用(电缆线路在线监测)
1、传统的电缆在线监测技术
电气设备绝缘的在线监测技术,使得我们能及时发现潜伏隐患,掌握设备的运行状态及有效使用寿命,以便采取相应的措施,实现有计划、合理地进行检修,可以减少因突发故障而造成的损失,达到提高供电可靠性的目的。传统的监测方法:
(一)直流叠加法:将电压互感器中性点接地处加入直流电源,得到的直流电压叠加到电缆绝缘本身的交流电压上,通过测量其微弱直流电流得到结果。其存在的主要问题有:一是根据测量数据对绝缘状况进行评价和对绝缘寿命进行估计的标准还未拟出即积累的经验数据不多。二是会受到电缆接地屏蔽而产生的化学电动势影响,保护套绝缘电阻的影响不不能忽视。
(二)直流成分法:电力电缆老化会产生电树枝和水树枝,树枝和大地构成尖板电极的整流效果。在电压作用下,电力电缆导体、金属护套、屏蔽接地线组成的回路会有较微弱的直流。通过低通滤波器、检流计、及接地保护配套件构成的在线监测装置接入接地线中进行监测。树枝也茂盛,直流成分的电流就越大。在线监测直流值越大,说明树枝状老化及泄漏电流的越大,日益严重的绝缘劣化将导致交流击穿耐压下降。
(三)绝缘介损法:该方法主要测量介损得出电缆在线状态。介损值反映了绝缘介质普遍性的缺陷,较少且集中存在的缺陷不会影响整根电缆测得的介损值。对介损的测量可以用电压互感器处采集电压的相位进行判断。研究工作者将已运行过的 XLPE 电缆采用加速老化试验得到水树枝数量以及水树枝极大长度同电缆介损值的关系,可以得到相关规律,但是比较分散。
(四)局部放电的在线监测:上面介绍的几种方法以电缆的绝缘电阻、泄漏电流或者介质损耗为测量参考属性,推断和监测绝缘状态。电力电缆的局部放电量同其绝缘状况也关系密切,当电缆存在或者潜伏故障往往和局部的放电量息息相关,所以通过对电力电缆局部放电量的精确测量可以得出电缆运行状态的好坏。但是该方法受到很多条件的制约,研究和开发难度挺大,有待于进一步发展和开发。国内专家学者和 IEC、IEEE、CIGRE 等国际电力权威组织一致推荐局部放电试验是绝缘电力电缆绝缘状况评价的最佳方法。
2、电缆在线监测新技术
在电缆绝缘劣化的在线监测方面,国内外对中低压电力电缆水树枝化的在线诊断已有多种较好的方法,且取得很好的监测效果,并且部分已经应用于现场,但是对于特高压电缆却达不到很好的监测效果。同时,水树枝不是电力电缆绝缘劣化的唯一形式,水树枝的监测也不能全面反应绝缘的劣化状况。局部放电作为一种很好的固体绝缘无损监测方法,已得到越来越广泛的应用。但是传统的局部放电监测方法并不适合电缆的在线监测,因为其监测的频带窄,且主要集中于低频段,很容易受现场噪声的影响。
(一)超高频监测方法
利用局部放电的较高频脉冲,对局部放电信号的主特征采样捕捉。频率越高则在线监测局部放电的信号更有效避免其他噪声的干扰。电力电缆进行局部放电监测的关键问题是微弱的高频电脉冲信号采集,辨别以及提取。高频脉冲脉宽交窄往往稍纵即逝,加上信号在电缆传输中的衰减,所以信号采样技术至关重要,关系到整个监测的成败。如果采集的信号严重失真,可能会引起判断误差得到错的结论。
(二)电缆接头监测技术
同钢芯铝绞线一样,线路故障问题往往发生在接口处,电缆运行发生的故障问题往往也是出现在接头处,由于接头接触电阻以及长时间过负载运行会温度过高,使得电力电缆接头处绝缘能力下降从而诱发各种故障。所以对电缆接头实时监测,定期分析处理采集的相关数据,有条件可以安装报警系统从而更有效的实现电缆的在线监测。
综上所述,在电缆线路运行的过程中由于电缆线路机械损伤故障、电缆绝缘老化、电缆建设施工质量低、过电压和过负荷等原因都会引起电缆线路故障。我们要对易产生故障的原因采取预防措施,保证电缆线路的稳定运行。