基于物理场仿真的电缆故障分析方法研究.docx

          基于物理场仿真的电缆故障分析方法研究                    摘要：本文分析了一起因移动地质勘测钻探作业导致电缆护层和绝缘受损，电缆长时间带缺陷运行而引发的本体击穿故障本文首先建立了电缆金属护层交叉互联系统数学模型，并计算了金属护层两点接地情形下的环流数值，最后对异常环流和畸变场强导致电缆本体击穿的机理进行了定量分析关键词：故障分析；接地环流；畸变场强引言随着城市化进程加快，电力电缆因其具有较高的供电可靠性和不影响城市景观等优点，在城市输配电网络中应用越来越广泛与此同时因外力破坏和绝缘材料老化引起的电缆故障也呈逐年上升趋势如何对电缆故障进行有效分析，并针对性制定运维检修策略是摆在电缆运检人员面前的一道难题本文建立了电缆主芯和金属互层的数学模型，并对两者之间的电磁耦合进行了建模研究，最后利用仿真软件分析了电缆绝缘层受损后的场强畸变，以及在畸变场强下导致的电缆故障击穿1故障概况某故障电缆为110千伏长电缆，线路全长7775米，有14个绝缘接头、1个户外终端、1个GIS终端，共计5个完整接地系统交叉互联换位段2故障分析更换故障段电缆后，发现故障电缆有明显外损痕迹。

经调查，某地质勘查设计院在通道周边违规钻探取土，导致电缆护层和主绝缘受损，设备带严重缺陷运行，在异常接地环流和畸变场强的影响下，2个月后电缆发生击穿故障对上述方程组（1）进行求解，可以计算出A、B、C三相感应电流的值A相外护层破损后，J3电缆段金属护层两点直接接地，环流值变大，B、C两相环流值较小，对A相的感应电势ETA3较小，为了方便计算可以忽略不计，故金属护层两点接地后，电路图可以简化为如下：图4受损电缆场强分布情况从仿真结果可以看出，主绝缘破损中心处，场强集中，中心点场强达到1.1*107V/m，远远大于正常运行情况下场强和绝缘耐受场强最终，在畸变场强和异常环流的双重作用下，电缆绝缘薄弱处发生了击穿，引起了电缆线路运行故障3结论主绝缘同心圆结构因外力破坏形成凹槽，破损处曲率半径小，场强畸变，较为集中，引发电树枝，主绝缘性能进一步降低，最终在异常接地环流和畸变场强的共同作用下导致电缆在绝缘薄弱点发生击穿故障本次故障也暴露出周期巡视的缺陷，存在巡视间隔期盲区，需要不断提高监测装置的覆盖率，有效感知接地电流等电缆关键运行参数的变化，在接地系统发生破坏时能及早发现，避免电缆运行事故的发生。

参考文献：[1]杜伯学，李忠磊，张锴，等.220kV交联聚乙烯电力电缆接地电流的计算与应用[J].高电压技术，2013，39（5）：1034-1039.  -全文完-。