电缆外护套破损定位技术

大庆油田电力集团供电公司

电缆外护套破损定位技术

郭忠大庆油田电力集团供电公司

电缆外护套破损将严重影响电缆的安全运行。一方面会降低电缆输送容量，另外，会在短时间突然击穿绝缘导致电缆停电事故。电缆外护套定位系统由MFM10测量系统和ESG NT精确定点两部分组成，MFM10测量系统可以同时检测、预定位电缆防护层的损伤，ESG NT对电缆外防护层损伤进行精确定位。安装在电缆护套接地线上的数据采集电流互感器，实时测试护套接地环流，从而掌握金属护套接地环流的变化状况。接地环流在线监测系统和电缆外护套定位系统相结合，是电缆安全隐患由被动防护变主动预防的有效措施。

电缆外护套；破损点；接地环流；预定位；跨步电压法

外护套是电缆的最外层，随着运行年限的增长、运行环境恶劣和大规模基建开挖，电缆外护套缺陷逐年增加。电缆护套一旦破损，一方面会使电缆金属套（或金属屏蔽层）形成接地回路，从而使电缆金属套发热，降低电缆输送容量；另一方面由于破损处水分和潮气侵入，将会在短时间突然击穿绝缘导致电缆停电事故。

1接地环流在线监测系统构建

大庆油田供电公司于2014年开发并安装应用了电缆护层接地环流在线监测系统，其主要由在线取能模块、接地线电流测量互感器、测量单元、数据通讯网络、后台服务器、客户端软件等部分组成。系统采用分布式体系架构，功能模块间采用高内聚低耦合方式连接，便于功能和硬件的扩充。系统结构如图1所示。

图1 电缆护层接地环流在线监测系统结构

安装在电缆护套接地线上的数据采集电流互感器实时测试护套接地环流，经数据转换进入到现场的中央处理模块进行数据处理并存储，通过手持终端接收数据，再经专家智能分析进行统计分析，从而掌握金属护套接地环流的变化状况，获取电缆系统需要检修的证据。

2接地环流在线监测参考标准

当电缆负荷电流相对稳定时，若接地环流采集数据在一定时间内出现上升，并随时间推移存在继续上升的趋势或保持相对高数据趋势时，则该监测电缆存在护层破损的可能性；若接地环流采集数据由长期相对较高的数据逐渐降低，则该监测电缆存在护层多点破损的可能性。

当电缆负荷电流相对稳定时，若电缆接地环流采集数据保持在电缆实时负荷电流的5%以下，则电缆护层绝缘状态良好；若电缆接地环流处于电缆实时负荷电流的5%～20%之间，则电缆护层绝缘可能存在故障隐患，或电缆接地系统存在缺陷；若电缆接地环流超过电缆实时负荷电流的20%以上，则需要对该电缆进行重点检修。

若发现电缆护层可能出现故障隐患时，需要对该电缆线路的接地方式、故障历史及维修记录进行核查，确认接地方式是否科学合理，检查历史故障点及电缆附件有无故障，均排除后，再通过外护套定位系统进行电缆外护套故障隐患定位测试，消除故障隐患。

3电缆外护套定位系统构建

电缆外护套定位系统是由MFM10测量系统和ESG NT精确定点两部分组成，MFM10测量系统可以同时检测、预定位电缆防护层的损伤，ESG NT对电缆外防护层损伤进行精确定位。

在精确定位故障点时，MFM10会周期性地向电缆保护层发送脉冲电压。这一电压在电缆故障点流入大地，在故障点周围形成电压梯度。因此故障点附近会形成步级电压，接近故障点电压变高，远离故障点电压变低。经过故障点电压极性改变，使用ESG NT和接地杆可以精确定位故障点的位置（跨步电压法）。

4电缆外护套故障探测应用实例

4.1 铁人甲线电缆外护套诊断

110 kV铁人甲线型号为YJLW03-64/110-1× 300，长度1.534 km，负荷215 A。通过在线监测，发现接地环流存在疑似问题。

该电缆线路接地方式为交叉互联保护接地（两处），两端为直接接地。每500 m一段，分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，单芯电缆截面300 mm2，线芯直径约为20.6 mm，绝缘外径68 mm，根据公式可计算出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段电缆的电容电流分别为I1=1.123 A、I2= 1.156 A、 I3=1.156 A。

表1 铁人甲线金属护层感应电流占电缆负荷电流的比例

根据数据显示，110 kV铁人甲线电缆线路三相接地电流占负荷电流百分比均在5%以上、20%以下，该回电缆线路可能存在电缆护层破损的隐患。

联系停电，对铁人甲线外护套绝缘进行诊断。

（1）绝缘电阻测试。A相为零、B相为零、C相为4.3 MΩ。根据行业标准《电力设备预防性试验规程（DL/596—1996）》中11.3.1条规定，电缆外护套每1 km绝缘电阻不应低于0.5 MΩ。A、B两相不合格，C相合格。

（2）交流耐压试验。施加4 kV电压3 min，加压过程中电流均在60 mA左右（两次）。

（3）再进行绝缘电阻试验，A相为2.3 MΩ、B相为4.6 MΩ、C相为7.6 MΩ。三相均在规程要求的合格范围内。

（4）诊断结论。电缆外护套在施加电流值60 mA以上，大电流经过时产生的热量会把绝缘中的潮气驱除，使其绝缘逐步升高。因此，在持续加压和大电流作用下，电缆外护套绝缘逐渐增加。铁人甲线送电后，测量110 kV铁人甲线电缆线路三相接地环流占负荷电流百分比均在5%以下，达到预期要求。

4.2 杏二十四线电缆外护套定位

35 kV杏二十四线电缆型号为YJLV－26/35－185，长度0.52 km，负荷66 A。

该电缆线路接地方式为一端保护接地，一端为直接接地。根据公式计算，采集到的接地环流数据基本可认为全部是电缆金属护层感应电流，其占电缆负荷电流的百分比如表2所示。

表2 杏二十四线金属护层感应电流占电缆负荷电流的比例

2014年7月28日对杏二十四线电缆进行停电检修诊断。

（1）绝缘电阻测试。A相为零、B相为1.5 MΩ、C相为4.3 MΩ。

（2）交流耐压试验。施加电压3kV，电流149mA，漏电流保护跳闸，电缆外护套可能有破损点。

（3）预定位定点。以C相为参考相，对A相进行预定位测试，预定位故障点在310 m处。其余两项未预定出故障位置。

（4）精确定位。采用跨步电压法对A相进行了精确定位，定位故障表在庄稼地内，挖开后，发现电缆外护套破损并采用外护套修补法进行补强。再次检查绝缘电阻为2.5MΩ，电缆外护套修复合格。

5结语

电缆外护套是电缆安全运行的重要保证，其绝缘性能一直受到运行部门的高度重视。在油田电力系统中，电缆外护套腐蚀、破损、发生老化等缺陷会逐步演化成事故，每次事故都会给用户造成巨大的经济损失。接地环流在线监测系统和电缆外护套定位系统相结合，是电缆安全隐患由被动防护变主动预防的有效措施。该技术在电缆运行维护工作的实际应用，将大大提高电缆安全运行水平及测寻效率，缩短抢修时间。

（栏目主持 关梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.8.023

2015-04-15