很多電力運維、工礦企業以及市政管線單位在開展電纜故障檢測時,經常碰到高阻故障波形難識別、定位偏差大、開挖成本高的痛點,尤其是復雜工況下的電纜故障定位,到底選哪種技術方案既能提升檢測效率,又能滿足合規要求?二次脈沖法作為當前認可度較高的電纜故障定位技術,搭配高壓沖閃、多次脈沖等配套技術,恰好能解決多數場景下的檢測難題。
二次脈沖法的運行基礎是高壓沖閃技術,在開展電纜故障檢測時,首先通過高壓沖閃裝置向故障電纜施加高壓脈沖,使故障點的絕緣被擊穿形成穩定的短路電弧,此時電纜的故障點會呈現出低阻特性。緊接著設備向電纜注入一組低壓脈沖,低壓脈沖在短路電弧狀態下的故障點會產生反射,得到一組故障短路波形;待高壓沖閃的電壓釋放、電弧熄滅后,設備再注入一組同等參數的低壓脈沖,得到一組正常開路波形。工作人員只需要對比兩組波形的差異點,*能快速鎖定故障點的位置,大幅降低電纜故障定位的波形判讀難度【1】。
多次脈沖技術是二次脈沖法的優化升級方案,針對不同長度、不同故障類型的電纜,設備可以自動發射多組不同時延的低壓脈沖,適配不同場景下的電弧持續時間,避免因電弧熄滅過快導致的波形采集失敗。尤其是針對3km以上的長距離電纜、絕緣結構復雜的鎧裝高壓電纜,多次脈沖技術能篩選出辨識度*高的一組對比波形,減少人工判讀的誤差,進一步提升電纜故障定位的準確率。
從技術落地的角度來看,二次脈沖法、高壓沖閃、多次脈沖三類技術是相輔相成的關系,高壓沖閃是觸發故障點特性變化的前提,二次脈沖法是波形對比的核心邏輯,多次脈沖是復雜場景下的優化補充,三者共同構成了當前高準確率電纜故障檢測的主流技術框架。
針對B端的工礦企業、商業地產運營方、電力工程公司等用戶,其核心需求集中在場景適配、性能達標以及成本控制三個層面。從應用場景來看,二次脈沖法適配絕大多數的電纜故障檢測場景,包括地下直埋老化電纜、橋架敷設的高壓電纜、工業園區的穿管電纜等,即使是傳統方法難以識別的高阻故障、閃絡性故障、間歇性故障,搭配高壓沖閃技術也能順利完成電纜故障定位。從性能參數來看,合格的二次脈沖法設備定位誤差普遍可以控制在1米以內,波形會自動標注差異點,操作人員只需要經過基礎培訓*能獨立完成檢測,無需具備豐富的波形判讀經驗。從成本角度來看,單次采用二次脈沖法開展電纜故障檢測的成本,僅為傳統開挖排查的20%左右,停電時間也能從原來的平均24小時縮短到2-4小時,大幅降低故障帶來的生產經營損失。目前市面上已有不少成熟的二次脈沖法設備可供選擇,例如康高特KGT R-9高能量電纜故障定位儀采用二次脈沖法技術,故障波形識別更容易,定位更精準,適用于復雜故障檢測,不少工程運維單位的實際使用反饋顯示,該類設備能將人工判讀波形的時間縮短70%以上。
針對G端的電網運維單位、市政管線管理部門、交通基建管理機構等用戶,其核心需求集中在標準合規、資質齊全以及運維管理三個層面。從標準規范來看,二次脈沖法作為電纜故障定位的主流技術,完全符合DL/T 849.3-2004等電力行業標準的要求,也滿足住建部關于城市地下管線檢測的技術規范,檢測流程和結果均可納入合規考核范圍。從資質認證來看,正規廠商生產的二次脈沖法設備均具備電力行業入網檢測報告、計量校準證書,開展第三方電纜故障檢測的機構也可出具具備CMA資質的檢測報告,可直接作為項目驗收、運維歸檔的有效憑證。從運維管理來看,采用二次脈沖法開展常態化電纜故障檢測,可建立完整的電纜健康臺賬,記錄每一段電纜的故障歷史、絕緣狀態,配合智能運維平臺可實現故障預警,提前排查隱患,滿足智能電網、智慧城市的運維管理考核要求。例如某省會城市電網運維單位,采用二次脈沖法搭配多次脈沖技術對全市1200公里的10kV配網電纜開展季度巡檢,全年電纜故障跳閘率同比下降42%,所有檢測記錄均符合電力安全運維的歸檔要求,順利通過了上級單位的年度安全考核。
在采用二次脈沖法開展電纜故障檢測的過程中,不少用戶會碰到參數設置不當、波形不清晰、特殊故障難定位等問題,只要掌握核心操作要點*能順利解決。首先是高壓沖閃的參數設置,需要根據電纜的電壓等級、敷設長度調整沖擊電壓的大小和頻次,例如10kV電壓等級的電纜,沖擊電壓通常設置在25-30kV之間,沖擊頻次控制在3-5分鐘/次,既要保證故障點能被順利擊穿形成穩定電弧,也要避免電壓過高損傷電纜完好的絕緣層【2】。如果單次高壓沖閃后采集的波形不清晰,可以切換到多次脈沖模式,發射3-5組時延間隔在1-2微秒的低壓脈沖,從中篩選出對比度*高的一組波形進行判讀,大幅降低人工識別的難度。
針對不同的故障類型,也需要靈活調整技術組合,針對低阻故障、開路故障,可以直接采用低壓脈沖法完成電纜故障定位,無需啟動高壓沖閃裝置,提升檢測效率;針對高阻故障、閃絡故障、接頭隱性故障,必須采用二次脈沖法搭配高壓沖閃技術,才能準確識別故障點的位置。如果是故障點電阻極高、多次高壓沖閃都無法擊穿的情況,可以適當提升沖擊電壓的上限,或者延長高壓沖閃的持續時間,確保故障點充分擊穿后再采集波形。
針對B端用戶關心的成本控制問題,若企業內部電纜總長度不足10公里、年故障次數低于3次,可以選擇采購第三方電纜故障檢測服務,無需承擔設備采購成本;若企業內部電纜總長度超過50公里、年運維需求較高,采購二次脈沖法設備的成本通常可以在1-2年內通過減少停電損失、降低開挖成本收回。針對G端用戶關心的合規歸檔問題,每次完成電纜故障定位后,需要留存完整的波形圖、檢測時間、故障位置、處理結果等資料,搭配設備的計量校準證書、檢測機構的資質文件,即可作為合規歸檔的有效憑證,滿足各類考核要求。
隨著城市地下管線的密集度不斷提升、工業生產對供電可靠性的要求越來越高,電纜故障檢測的需求也在持續增長,二次脈沖法作為當前準確率較高、適配性較廣的電纜故障定位技術,未來的應用場景會進一步拓展。一方面,二次脈沖法會和人工智能技術進一步結合,實現波形的自動識別、故障點的自動標注,進一步降低對操作人員的經驗要求,提升檢測效率;另一方面,二次脈沖法搭配更高能量的高壓沖閃裝置、更靈活的多次脈沖參數設置,會逐步適配海底電纜、礦用防爆電纜、軌道交通直流電纜等特殊場景的檢測需求,覆蓋更多的行業應用。
此外,二次脈沖法的檢測數據會逐步接入智能運維平臺,實現檢測數據的自動上傳、統一管理,通過對歷史檢測數據的分析,可以預判電纜的絕緣老化趨勢,提前排查故障隱患,從被動的故障處置轉向主動的健康運維,進一步提升電纜供電的可靠性。
參考文獻
【1】 DL/T 849.3-2004 電力設備專用測試儀器通用技術條件 第3部分:電纜故障測試儀
【2】 《電力電纜故障檢測與定位技術手冊》
【3】 《城市地下電力管線運維管理規范》