風(fēng)電場電力傳輸系統(tǒng)中的橋梁部分是箱式變壓器和場區(qū)高壓電纜。風(fēng)電場場區(qū)電氣設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性，與風(fēng)電場電力傳輸系統(tǒng)中橋梁部分有直接的關(guān)系。風(fēng)電場在選擇電纜方式時(shí)一般使用地埋方式或者是在相變與輸電主干線之間進(jìn)行選擇，如果是輸電主干線，那么會使用架空線的方式，集電線路的電壓等級一般為10 kV 和35 kV。常見的高壓電纜故障有中間接頭單相接地、三相短路接地等。單相接地故障是比較容易出現(xiàn)的一種故障。導(dǎo)致風(fēng)電場高壓電纜出現(xiàn)故障的原因有很多種，例如設(shè)計(jì)、施工技術(shù)、以及施工環(huán)境等，高壓電纜一旦出現(xiàn)故障，很有可能造成整個(gè)機(jī)組停機(jī)，或者是輸電線路停運(yùn)，甚至?xí)Χ鄠€(gè)風(fēng)電場的運(yùn)行造成影響。

1、風(fēng)電場電氣控制線路故障的一般解決程序
　　首先，仔細(xì)查看出現(xiàn)問題的設(shè)備，檢查內(nèi)容包括風(fēng)電場電氣維修工作所需的電氣工作原理圖、不同元件的位置圖、接線圖紙等，以便于全面掌握儀表和設(shè)備的結(jié)構(gòu)狀況。其次，向操作人員詢問設(shè)備的運(yùn)行狀況，以便于了解其在以往的運(yùn)行中是否出現(xiàn)故障以及故障的位置，便于技術(shù)人員再次進(jìn)行故障的排查和處理。最后，針對設(shè)備的實(shí)際故障情況，分析產(chǎn)生的原因，與圖紙上的結(jié)構(gòu)位置相比照，準(zhǔn)確的確定故障具體位置，以便于工作人員及時(shí)的開展維修工作。
2、對地埋電纜的故障類型和原因進(jìn)行分析
　　2.1 電纜頭爆裂
　　在鋪設(shè)電纜時(shí)，要確保線路是連續(xù)性的，連接部位就稱為電纜頭，電纜頭又分為中間接頭和終端頭，終端頭主要是指線路兩末端，中間接頭主要是指電纜線路中間部位。電纜頭是最容易發(fā)生故障的部位，這主要是因?yàn)樗^緣薄弱，故障率出現(xiàn)比較高。造成該部位出現(xiàn)故障的原因包括：（1）施工工藝問題。在對外半導(dǎo)電層進(jìn)行剝離時(shí)，如果傷及到線芯絕緣層，那么會導(dǎo)致出現(xiàn)故障，另外，線芯絕緣層打磨不光滑、防水處理不到位等，都會對電纜頭的絕緣產(chǎn)生影響，從而造成事故的發(fā)生。（2）在電纜長期放置的過程中，沒有做好防水處理，這會導(dǎo)致電纜頭受潮。另外，在對電纜頭進(jìn)行制作時(shí)，如果制作環(huán)境的濕度比較大，那么就會導(dǎo)致水樹枝的形成，從而形成電纜頭擊穿現(xiàn)象。（3）電纜線鼻子或者是中間連線管存在問題，如果存在縫隙過大的情況，那么會導(dǎo)致連接管變形，從而使承載力降低，長此以往會出現(xiàn)松動、放電等情況。
　　2.2 電纜絕緣降低或擊穿
　　電纜中比較常見的一種故障有短路，同時(shí)短路又分為相間和相對地短路，造成該故障的主要原因是電纜的絕緣降低或者是擊穿。機(jī)械損傷、絕緣老化以及施工不規(guī)范等都會造成電纜故障。施工人員在工作過程中，如果操作不當(dāng)，很容易出現(xiàn)機(jī)械損傷，該故障也是比較常見的一種故障。施工人員在操作過程中往往會出現(xiàn)強(qiáng)拉硬拽、車輛碾壓等情況，這些情況會直接導(dǎo)致電纜的絕緣受損。在對電纜進(jìn)行深埋時(shí)，回填深度不夠、未按要求選擇回填材料等，都會可能為電纜故障埋下隱患。此外，一些外界因素也可能會對電纜的深埋造成影響，如回填土沉降以及沖刷等。酸堿土壤的化學(xué)腐蝕會對電纜的絕緣層產(chǎn)生影響，長此以往就會導(dǎo)致絕緣降低，負(fù)荷運(yùn)行。另外，過高的運(yùn)行溫度也會使絕緣老化。在施工過程中，如果防雷接地施工不到位，那么很容易出現(xiàn)雷擊過電壓，這就會造成絕緣故障。施工人員在具體施工過程中往往會出現(xiàn)避雷器安裝不到位、沒有對電纜鎧裝以及屏蔽層進(jìn)行有效的接地等。與此同時(shí)，電纜的彎轉(zhuǎn)半徑如果過小，也容易對電纜的絕緣和鎧裝造成損傷，在對電纜進(jìn)行鋪設(shè)時(shí)，如果間距過近，那么很有可能產(chǎn)生交流電蝕，以上都是電纜絕緣降低或者是擊穿短路的原因。
3 對地埋電纜的故障進(jìn)行排查和處理的常規(guī)手段
　　3.1 故障現(xiàn)象
　　風(fēng)電場集電線路地埋電纜與風(fēng)機(jī)和升壓站開關(guān)柜相連，箱變高壓側(cè)的電纜進(jìn)線是上一臺箱變，而出線是下一臺箱變，所以如果集電線路出現(xiàn)故障，那么主控室的監(jiān)控人員能夠看到風(fēng)變向在通訊過程中出現(xiàn)中斷的現(xiàn)象，或者是集電線路的開關(guān)出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象等。而現(xiàn)場巡視人員則能夠聽到電纜頭在運(yùn)行過程中出現(xiàn)聲音以及異味。此外，從后臺也能夠監(jiān)控到電壓以及電流等異常，從而能夠判斷故障的發(fā)生。
　　3.2 故障查找
　　巡查人員在巡視過程中，如果發(fā)現(xiàn)異常聲音或者是氣味，那么應(yīng)該及時(shí)地進(jìn)行上報(bào)，并且對相關(guān)線路停電，然后采取措施進(jìn)行處理。如果出現(xiàn)了風(fēng)機(jī)和電箱通訊中斷的現(xiàn)象，首先要對風(fēng)機(jī)箱變本身進(jìn)行故障排除，然后再到現(xiàn)場進(jìn)行勘察，判斷是否為第一臺高壓側(cè)電纜頭爆裂。由于一般集電線路比較長，所以在出現(xiàn)集電線路開關(guān)跳閘的情況時(shí)，會有比較繁雜的故障查找過程。首先是對故障類型和故障相別進(jìn)行初步的分析和判斷，在此過程中，要充分地結(jié)合監(jiān)控后臺以及保護(hù)裝置的報(bào)文進(jìn)行分析。另外，還要充分地結(jié)合故障錄波情況。其次，是對故障類型和相別進(jìn)行確定，在此過程中可以使用絕緣搖表，對各相的絕緣電阻進(jìn)行測量，測量位置是線路一端。如果電阻的值是正常的，那么很有可能出現(xiàn)了斷線故障，此時(shí)要進(jìn)行導(dǎo)體連續(xù)性試驗(yàn)來進(jìn)行判斷。在對機(jī)電線路進(jìn)行檢查時(shí)，為了縮小檢查范圍，可以對臺箱變高壓側(cè)電纜頭進(jìn)行解開，這樣就可以分段進(jìn)行檢查，從而確定故障電纜段。在對故障點(diǎn)進(jìn)行定位時(shí)，會使用到電纜故障定位儀。
　　3.3 故障處理
　　如果電纜頭出現(xiàn)了爆裂現(xiàn)象，那么需要對故障部門進(jìn)行切除，然后重新制作。如果是因?yàn)榻^緣降低或者是擊穿而導(dǎo)致的故障，那么也需要切除故障部分，然后對中間接頭進(jìn)行加裝，上述工作完成之后再消除故障。在處理電纜頭放電時(shí)，往往會使用加強(qiáng)絕緣、緊固電纜頭固定螺栓等方式，在此過程中要充分地結(jié)合電纜頭的實(shí)際情況。如果電纜出現(xiàn)了受潮現(xiàn)象，那么要采取措施進(jìn)行相應(yīng)的加熱干燥，這樣就能夠使絕緣電阻提高，在此過程中會使用到大電流發(fā)生器，同時(shí)也可以使用多臺交流電焊機(jī)。
4 對地埋電纜故障的預(yù)防性措施
　　通過以上介紹可知常規(guī)手段對地埋電纜故障的排查和處理往往需要投入大量人力物力，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，故障造成的損失不斷擴(kuò)大。針對這種情況，風(fēng)電廠就有了提前預(yù)知地埋電纜故障，準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)等需要。
　　電纜線路中如果存在缺陷，在一定條件下會發(fā)生放電，而從發(fā)生局部放電到發(fā)生故障是一個(gè)漸進(jìn)的過程。根據(jù)IEEE《可靠工業(yè)及商用電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)推薦規(guī)程》中的研究統(tǒng)計(jì)，高壓電纜在運(yùn)行中出現(xiàn)的最多問題就是絕緣失效，而造成高壓電纜絕緣劣化甚至失效最主要的原因就是局部放電。局部放電檢測作為一種帶電檢測手段可檢出此種缺陷，目前國內(nèi)外在應(yīng)用中已取得一定成果。
　　IEC60270和GB／T7354標(biāo)準(zhǔn)中推薦使用的高頻電流法是應(yīng)用最為廣泛的局部放電檢測方法之一，可對變壓器、電力電纜、開關(guān)柜等設(shè)備的局部放電進(jìn)行檢測。對信號進(jìn)行校正后可得局部放電信號的視在放電量，也能保證現(xiàn)場測試的靈敏度。該方法便于傳感器的安裝工作、快速安全，適合現(xiàn)場大規(guī)模的局部放電巡檢，同時(shí)將傳感器固定在指定測量點(diǎn)后還可實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測；測量局部放電信號的帶寬較寬，可對實(shí)測信號進(jìn)行時(shí)域及頻域的聯(lián)合分析，因此該方法被普遍認(rèn)為是電力電纜最有前景的局部放電檢測方法。

　　通過設(shè)計(jì)基于高頻局部放電檢測的高壓電纜帶電監(jiān)測系統(tǒng)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)高壓電纜缺陷、判斷類別并進(jìn)行定位，便于發(fā)電企業(yè)準(zhǔn)確掌握高壓電纜健康狀況，并為電纜檢修、運(yùn)行、技術(shù)改造工作提供相應(yīng)的意見和支持，提升設(shè)備可靠性水平，降低非計(jì)劃停運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)和電量損失。同時(shí)也為生產(chǎn)技術(shù)管理和科學(xué)、精準(zhǔn)決策做好技術(shù)數(shù)據(jù)支撐工作，提高企業(yè)設(shè)備管理效率、及時(shí)性和有效性。
　　許昌智能基于人工智能診斷分析和行波雙端定位兩大高新科技，針對高壓電纜結(jié)構(gòu)、故障特點(diǎn)以及工作環(huán)境，設(shè)計(jì)研發(fā)了PMF681新能源集電線路故障定位與預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)適用于10kV~35kV電壓等級電纜線路，通過在電纜線路兩端分別安裝分布式電纜故障監(jiān)測裝置，對于電纜線路異常狀態(tài)引起的放電信號可實(shí)時(shí)監(jiān)測、預(yù)警分析和故障定位。該系統(tǒng)的應(yīng)用可以快速（5分鐘）定位故障，無需其他設(shè)備和人力進(jìn)行廣泛巡線值守，采集故障初始暫態(tài)工頻和行波，便于故障類型分析。系統(tǒng)自建案例庫可以對故障類型進(jìn)行分析診斷，變被動搶修為主動預(yù)防。
　　PMF681新能源集電線路故障定位與預(yù)警系統(tǒng)包括：電纜監(jiān)測裝置、診斷系統(tǒng)及其客戶端組成。通過高速FPGA采集電纜故障行波信號、故障工頻信號，實(shí)時(shí)將故障信息上傳至診斷系統(tǒng)，通過人工智能深度學(xué)習(xí)算法診斷并輸出故障診斷結(jié)果，診斷結(jié)果以告警短信方式推送運(yùn)維人員，可以通過Web客戶端實(shí)時(shí)查看相關(guān)信息。
　　系統(tǒng)組成及應(yīng)用如下圖所示：

圖1 系統(tǒng)組成

圖2 應(yīng)用方案1

圖3 現(xiàn)場應(yīng)用

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