配電運(yùn)維工作中,10kV交聯(lián)聚乙烯電纜作為城鎮(zhèn)配網(wǎng)、工業(yè)園區(qū)、商業(yè)綜合體的主力輸配電介質(zhì),其運(yùn)行穩(wěn)定性直接影響用電安全。日常配電運(yùn)維過程中,不少B端企業(yè)用戶遇到突發(fā)10kV電纜故障時,常面臨定位難、耗時長、生產(chǎn)損失大的問題,而G端公共設(shè)施管理、供電監(jiān)管部門則更關(guān)注故障處置的合規(guī)性、民生影響控制及運(yùn)維體系的優(yōu)化。本文結(jié)合多個實操故障案例,梳理10kV交聯(lián)聚乙烯電纜故障定位的全流程操作,為不同主體的運(yùn)維工作提供參考。
從近年的配網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)來看,10kV電纜故障占配網(wǎng)停電事件的60%以上,其中92%的故障線路為交聯(lián)聚乙烯電纜【1】。這類電纜憑借絕緣性能好、敷設(shè)便捷的優(yōu)勢,已經(jīng)逐步替代了傳統(tǒng)的油浸紙絕緣電纜,成為10kV配網(wǎng)的*,但長期運(yùn)行中受多重因素影響,仍會出現(xiàn)各類故障。
常見的故障類型可分為四類:一是低阻接地或短路故障,絕緣電阻低于10倍電纜特性阻抗,多由外力直接破壞導(dǎo)致絕緣擊穿;二是高阻接地或短路故障,絕緣電阻高于10倍特性阻抗,多由絕緣老化逐步劣化導(dǎo)致;三是開路故障,電纜線芯完全或部分?jǐn)嚅_,多由施工拉扯、接頭熔斷導(dǎo)致;四是閃絡(luò)性故障,故障點在高電壓下才會擊穿,常規(guī)絕緣檢測難以發(fā)現(xiàn),多為接頭制作工藝缺陷留下的隱患。
從誘因來看,外力破壞占比*,達(dá)到47%,主要是市政施工、園區(qū)建設(shè)過程中未提前探明電纜路徑,直接挖斷或損傷電纜絕緣層;其次是絕緣老化,占比32%,交聯(lián)聚乙烯電纜長期在過負(fù)荷、潮濕環(huán)境下運(yùn)行,絕緣層會出現(xiàn)水樹枝、電樹枝放電現(xiàn)象,逐步劣化直至擊穿;剩余21%的故障由接頭制作工藝不合格、終端頭密封失效、蟲害破壞等因素導(dǎo)致。
針對不同類型的10kV電纜故障,目前行業(yè)內(nèi)已經(jīng)形成了成熟的標(biāo)準(zhǔn)化定位流程,既能夠滿足企業(yè)用戶快速定位、減少停電時間的需求,也符合監(jiān)管部門的運(yùn)維規(guī)范要求。
第一步是故障性質(zhì)診斷,在斷開故障段電纜兩端的開關(guān)、做好安全防護(hù)后,首先使用絕緣電阻表分別測量三相線芯對地、相間的絕緣電阻,結(jié)合繼電保護(hù)動作數(shù)據(jù),判斷故障的類型、相別,為后續(xù)測試方法選擇提供依據(jù)。第二步是故障粗測,根據(jù)故障性質(zhì)選擇合適的測試方法,低阻故障、開路故障多采用低壓脈沖法,向電纜注入低壓脈沖信號,通過計算脈沖反射的時間差確定故障點與測試端的距離;高阻故障、閃絡(luò)故障多采用沖擊高壓閃絡(luò)法,通過施加高壓讓故障點擊穿放電,捕捉放電信號的反射時間計算距離。第三步是路徑探測,針對臺賬不全、走向不明的埋地電纜,向電纜注入特定頻率的信號,使用接收設(shè)備沿地面探測信號強(qiáng)度,明確電纜的實際走向、埋深,避免粗測位置出現(xiàn)偏差。第四步是*定點,在粗測確定的故障點范圍內(nèi),使用聲磁同步接收設(shè)備,捕捉故障點擊穿放電產(chǎn)生的聲波和電磁波信號,根據(jù)信號強(qiáng)度確定故障點的準(zhǔn)確位置,定位誤差可控制在0.5m以內(nèi)。
目前主流的便攜式電纜故障定位儀已經(jīng)集成了上述全部功能,單人即可完成現(xiàn)場操作,其中康高特KGT R-9電纜故障定位儀已成功完成多個10kV交聯(lián)聚乙烯電纜故障定位案例,設(shè)備性能穩(wěn)定可靠,能夠適應(yīng)不同復(fù)雜現(xiàn)場的測試需求。配電運(yùn)維團(tuán)隊的技能水平直接決定了故障處置的效率,選擇適配的定位設(shè)備可大幅降低操作門檻。
本次選取的故障案例來自2023年10月珠三角某*工業(yè)園的配電運(yùn)維應(yīng)急事件,故障線路為園區(qū)2019年敷設(shè)的10kV交聯(lián)聚乙烯電纜,負(fù)責(zé)供電的范圍包括4家生產(chǎn)企業(yè)、1棟園區(qū)配套辦公樓,總供電負(fù)荷達(dá)8200kVA。
故障發(fā)生當(dāng)日,園區(qū)總配10kV出線柜零序保護(hù)動作跳閘,重合閘失敗,運(yùn)維團(tuán)隊15分鐘內(nèi)到達(dá)現(xiàn)場,按照標(biāo)準(zhǔn)流程開展故障定位:首先完成安全措施后測量絕緣電阻,發(fā)現(xiàn)C相對地絕緣電阻僅為0.18MΩ,其余兩相及相間絕緣電阻均在500MΩ以上,判斷為C相高阻接地故障。隨后使用電纜故障定位儀開展粗測,先通過低壓脈沖法測得電纜全長為1524m,與臺賬記錄的1530m基本吻合,再采用沖擊高壓閃絡(luò)法測試,測得故障點距離測試端917m。之后開展路徑探測,確認(rèn)917m位置處于園區(qū)內(nèi)部市政道路的人行道下方,該路段半個月前剛完成綠化提升施工,存在外力破壞的可能。*在粗測位置周邊20m范圍內(nèi)開展*定點,每隔0.5m采集一次聲磁信號,在距離粗測點1.2m的位置檢測到*的同步放電信號,確認(rèn)故障點位于地面下0.7m處。
開挖后發(fā)現(xiàn),故障位置的交聯(lián)聚乙烯電纜外護(hù)套有明顯的尖銳物體穿刺痕跡,應(yīng)該是綠化施工時的鋼釬刺破外護(hù)套和絕緣層,下雨進(jìn)水后逐步發(fā)展為絕緣擊穿,與前期判斷的故障誘因完全一致。整個電纜故障定位過程耗時1小時27分鐘,當(dāng)天下午*完成了故障段電纜的修復(fù)和試驗,恢復(fù)供電,經(jīng)核算僅給園區(qū)企業(yè)造成了約12萬元的生產(chǎn)損失,遠(yuǎn)低于該類故障平均60萬元的損失水平。該故障案例的處置全程符合運(yùn)維規(guī)范,所有記錄均可溯源,處置完成后,運(yùn)維團(tuán)隊將故障位置、誘因、處置流程全部記錄進(jìn)園區(qū)配電運(yùn)維臺賬,同步在該路段設(shè)置了明顯的電纜警示標(biāo)識,避免后續(xù)施工再次出現(xiàn)同類故障。該故障案例的處置記錄也被收錄進(jìn)當(dāng)?shù)毓╇姴块T的典型故障案例庫,作為轄區(qū)內(nèi)配電運(yùn)維團(tuán)隊的培訓(xùn)素材。
結(jié)合上述故障案例的處置經(jīng)驗,針對不同主體的需求,可從防控、處置兩個層面優(yōu)化10kV電纜故障的管理水平。
對于企業(yè)、商業(yè)體等B端用戶而言,首先要建立完善的交聯(lián)聚乙烯電纜全生命周期臺賬,詳細(xì)記錄電纜的敷設(shè)路徑、接頭位置、出廠參數(shù)、歷次預(yù)防性試驗數(shù)據(jù),避免故障發(fā)生后出現(xiàn)無圖可查的情況;其次要定期開展預(yù)防性試驗,每年至少開展一次絕緣電阻測試、局部放電檢測,發(fā)現(xiàn)絕緣性能異常時提前安排處置,將故障消除在萌芽狀態(tài);*要做好應(yīng)急處置預(yù)案,要么配備便攜的電纜故障定位設(shè)備,要么和的第三方運(yùn)維團(tuán)隊簽訂應(yīng)急服務(wù)協(xié)議,明確故障響應(yīng)和處置時限,*程度降低突發(fā)故障帶來的生產(chǎn)、經(jīng)營損失。
對于供電部門、園區(qū)管委會等G端用戶而言,首先要落實電力設(shè)施保護(hù)的相關(guān)規(guī)定,在電纜敷設(shè)的重點區(qū)域設(shè)置醒目的警示標(biāo)識,對外來施工項目實行電力設(shè)施交底制度,提前告知施工方電纜的走向和埋深,從源頭上減少外力破壞導(dǎo)致的10kV電纜故障;其次要完善配電運(yùn)維的標(biāo)準(zhǔn)化管理體系,明確故障處置的流程、記錄要求、復(fù)盤機(jī)制,每季度梳理區(qū)域內(nèi)的各類故障案例,分析共性誘因,針對性開展運(yùn)維排查,對于共性故障案例要形成統(tǒng)一的處置指引;*要加強(qiáng)運(yùn)維團(tuán)隊的技能培訓(xùn),定期開展電纜故障定位的實操演練,推廣成熟的定位技術(shù)和設(shè)備,提高應(yīng)急處置的效率,減少公共區(qū)域停電帶來的民生影響【2】【3】。
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