GIS高压电缆放电故障的原因与分析

GIS高压电缆放电故障的原因与分析

董桂香1,李军2

南京承真软件开发有限公司  江苏省南京市  211500

摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，GIS高压电缆建设越来越多。电缆局部放电信号采集过程中存在很多未知而又复杂的因素，导致放电类型的识别准确率不高，易发生误识别。现场制作的电缆中间接头中较容易存在绝缘缺陷，这些缺陷在电缆投运后可能引起局部放电，导致接头绝缘的加速老化。本文通过对GIS高压电缆在运行中出现放电现象的故障进行排查处理，对故障原因及排查方法进行总结与分析，为同类设备的运行维护工作提供参考。

关键词：高压电缆；放电故障；原因；分析

引言

电力电缆由于具有运行可靠，经济性高等诸多优点，在电力线路中得到了越来越广泛的应用。但是电力电缆经常处于各种复杂恶劣的环境中，随着使用年限的增加，绝缘性能会逐渐降低，所以需要经常对其进行检测。局部放电在初期是一种非常微弱的放电，随着放电时间的增长、放电量的逐渐增大，会加速电缆的老化，是电缆故障的重要原因，检测电缆的的局部放电尤为重要。

1监测系统架构

电磁耦合原理是ＸＬＰＥ电缆部分放电在线监视系统的主要原理之一。经由电缆端子的接地线上的传感器检测电缆部分放电信号。放大后，通过多通道数据取得系统收集、预处理、抽取，上传到系统的便携式诊断中心，通过系统诊断软件对电缆绝缘状态进行分析和评估。所有局部放电监测系统由信号感测模块、检测前端、信号集中单元、便携式分析诊断中心构成。在系统设计过程中，为了容易安装功能部件而模块化了。同时，根据分布式设计原理，使用４个检测前端来提高系统的可靠性，每个检测前端彼此独立。这样即使检测到前端故障，也能够根据需要进行电缆部分放电的在线监视。在４个检测前端中，可以测试电缆线的多个电缆或多个中间接头，并且系统架构有32个。其中信号感测模块包括高频电流传感器和高频放大器。检测前端包括8个信道的高速数据获取系统和光电转换模块。1个检测前端通过光纤以信号浓度为单位进行网络化，最终通过信号集中单元上传到便携式分析诊断中心。

2隐患原因

对某GIS后柜放电异音进行检查处理。首先检查电缆、护层保护器及柜内各部件外观均正常，检查电缆本体粘贴的示温蜡片均无过热变色。下一步进行后柜电缆及护层保护器的绝缘检查。由于GIS后柜各相电缆采用全密封堵头连接，一旦拆卸将很难可靠恢复安装甚至造成更大缺陷，故此将电缆护层保护器、各相电缆的铠接地线和屏蔽保护接地线甩开，将GIS后柜电缆引至主变低压侧的各相电缆铠接地线和屏蔽保护接地线也同时甩开。先对电缆护层保护器进行绝缘测试，测试结果均在2000MΩ，再对各相电缆的铠接地线和屏蔽保护接地线从主变低压侧接地端甩开处分别进行绝缘测试，在检查到F02电缆屏蔽保护线时，发现F02电缆的屏蔽接地线绝缘阻值只有1MΩ，存在明显接地情况，与其他相屏蔽接地线的阻值1000MΩ相差较大。根据相关规定，电缆的屏蔽层接地应选择一端接地，屏蔽层表面是一个固定的等电位面，可以将电缆对外的电场终止于屏蔽层，同时当电缆通电后，电缆屏蔽层有较高的感应电压，屏蔽层一端接地，不会构成闭合回路，屏蔽层不会有电流通过，可防止有较大电流时将屏蔽层烧毁。而F02电缆的屏蔽接地线绝缘阻值只有1MΩ，无疑造成了屏蔽层两端接地，使屏蔽层构成了闭合回路，运行中电缆屏蔽层有较大电流通过，因此可以判断202GIS后柜放电异音的具体原因为电缆屏蔽层两端接地导致。

3GIS高压电缆放电故障处理措施

3.1运行中电缆的局放巡检

以前多运用如目测法、红外测温法等传统方法对电缆运行进行定期巡检。近些年来超高频法和超声波法得到了更多的关注和应用。是因为巡检中快速、准确、高效对于迅速排除被检测设备的故障隐患，保障电力系统的安全运行具有极为重要的意义。上海在这方面积极推进，电力公司和大学专业科研的通力合作，将宽频电磁耦合、超声波检测技术和超高频检测技术等多种手段一起应用，同步检测，研发出一套更新、更便捷的局部放电监测系统。目前应用于监测领域，从现场干扰排除以及保障检测结果方面考虑，更多采用了声电联合法。利用多种信号对比分析，发现和处理了很多局放缺陷，很大程度消除了事故隐患。保障了电力系统的安全运行，提高了设备检修效率和降低了维护设备的成本。

3.2不同电压下局部放电射频信号特征

随着电压的升高，电场和磁场传感器检测到的局部放电脉冲幅值都呈现增加的趋势。在多数电压下，电场和磁场的脉冲幅值均有一定数量的离群值。不同电压下测量结果表明，随着电压的升高，内部缺陷更容易产生幅值更大的放电，同时由于放电的不确定性，较低电压下也可能出现少量较大的放电。在放电幅值上要高于电场的测量结果，而电场和磁场脉冲数不相同主要是因为测量中，为了测到较大的放电，在采集电场和磁场信号的示波器通道选取了不同的量程。

3.3电缆局放在线监测

发展并推进对电缆内的局部放电在线监测，对于发现并尽早消除潜在的绝缘缺陷隐患有重大意义。单一的依靠某一种方法在线监测的方法去进行监测不能全面的反馈其用电的设备的真实情况，只有把各种设备、问题、环境勘察相结合才能够正确捕捉用电设备的运行情况。在现场安装过程中也存在设备应安装不牢靠、传感器与电缆密合度不高而引发的监测信息、数据不准确的现象。故现场安装调试在线监测设备尤为重要，在一定程度上，安装和监测密不可分。双站多线路、电缆层的传感器和信号线缆双辅助、专家系统的监测服务器、机柜安装随手可操作，实现了在线对电缆内的局部放电信号进行实时诊断分析。

3.4预防措施

①每年预防性检修，对GIS后柜电缆进行垂直、水平校准；②每年预防性试验，对GIS后柜电缆进行主绝缘、铠对地、屏蔽线对地绝缘测试；③建议在GIS电缆屏蔽层对地线、铠对地线上装设穿心电流互感器，一旦发现电流异常偏大，可以及时进行针对性排查处理；④由于GIS高压电缆运行中，若放电缺陷发生在早期，温度变化未达到60℃，达不到测温蜡片的最低变色值，所以日常巡视要使用红外测温仪进行检查，必要时做好记录；⑤在日常的作业中，遇到故障缺陷时要深入剖析，找出故障产生的根本原因，对症下药，不断积累经验、总结方法，用科学有效的理论知识指导实践工作，将故障率降到最低。

结语

传统的局放检测只用放电量的大小报警，不管什么信号只要超出预设值的阈值就会报警，出现很多错报、漏报、误报的现象。而在线监测系统是先判断是否有放电，使用放电特征诊断与放电量等多个参数相结合报警机制报警，解决了错报、漏报和误报问题，同时增加了区内区外放电定位功能，在实际测试工作中，灵活运用各种测试方法主要目的就是尽可能的提升设备的灵敏度，降低现场干扰对测试工作的影响，从而提升测试质量，使得在线监测可用性提高，准确性提升。在线检测法在今后的实际生产中必将得到更广泛的推广和提高，这也更加有利于整个电网系统的稳定运行以及社会经济的发展。

参考文献

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