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控制電纜-電力電纜故障種類及故障判斷與排查

文章出處: 作者: 責任編輯: 人氣:-191 發表時間:2017-03-21
隨著電力、能源行業的發展,各種電纜越來越多地運用到生產生活的各個領域,而且一般都埋入地下或進入電纜溝敷設,當電纜發生故障后,如何快速準確的查找故障點,盡快恢復供電,是長期困擾我們的難題。
 
三峽十年在這十年的因參戰各大型水電工程施工(青海李家峽電站、三峽水電工程、廣西梧州水利樞紐、云南小灣水電站建設等)多年的實際工作經驗中,發現高壓電纜和低壓電纜的故障各有許多不同之處,高壓電纜故障多以運行故障為主,且大多數是高阻故障,而高阻故障又分泄露和閃絡兩大類型;而低壓電纜故障只有開路、短路和斷路三種情況(當然,高壓電纜也包括這三種情況)。
 
無論是高壓電纜或低壓電纜,在施工安裝、運行過程中經常因短路、過負荷運行、絕緣老化或外力作用等原因造成故障。電纜故障可概括為接地、短路、斷線三類,其故障類型主要有以下幾方面:
 
①三芯電纜一芯或兩芯接地。
 
②二相芯線間短路。
 
③三相芯線完全短路。
 
④一相芯線斷線或多相斷線。
 
對于直接短路或斷線故障用萬用表可直接測量判斷,對于非直接短路和接地故障,用兆歐表搖測芯線間絕緣電阻或芯線對地絕緣電阻,根據其阻值可判定故障類型。
 
故障類型確定后,查找故障點并不是一件容易的事情,下面根據本人對電力電纜多年摸索的經驗,介紹幾種查找故障點的方法,以供參考。
 
2電纜故障點的查找方法
 
(1)測聲法:
所謂測聲法就是根據故障電纜放電的聲音進行查找,該方法對于高壓電纜芯線對絕緣層閃絡放電較為有效。此方法所用設備為直流耐壓試驗機。電路接線如圖1所示,其中SYB為高壓試驗變壓器,C為高壓電容器,ZL為高壓整流硅堆,R為限流電阻,Q為放電球間隙,L為電纜芯線。
 
當電容器C充電到一定電壓值時,球間隙對電纜故障芯線放電,在故障處電纜芯線對絕緣層放電產生“滋、滋”的火花放電聲,對于明敷設電纜憑聽覺可直接查找,若為地埋電纜,則首先要確定并標明電纜走向,再在雜噪聲音最小的時候,借助耳聾助聽器或醫用聽診器等音頻放大設備進行查找。查找時,將拾音器貼近地面,沿電纜走向慢慢移動,當聽到“滋、滋”放電聲最大時,該處即為故障點。使用該方法一定要注意安全,在試驗設備端和電纜末端應設專人監視。
 
(2)電橋法:
電橋法就是用雙臂電橋測出電纜芯線的直流電阻值,再準確測量電纜實際長度,按照電纜長度與電阻的正比例關系,計算出故障點。該方法對于電纜芯線間直接短路或短路點接觸電阻小于1Ω的故障,判斷誤差一般不大于3m,對于故障點接觸電阻大于1Ω的故障,可采用加高電壓燒穿的方法使電阻降至1Ω以下,再按此方法測量。
 
采用電橋法時應保證測量精度,電橋連接線要盡量短,線徑要足夠大,與電纜芯線連接要采用壓接或焊接,計算過程中小數位數要全部保留。
 
(3)電容電流測定法:
電纜在運行中,芯線之間、芯線對地都存在電容,該電容是均勻分布的,電容量與電纜長度呈線性比例關系,電容電流測定法就是根據這一原理進行測定的,對于電纜芯線斷線故障的測定非常準確。測量電路如圖4所示,使用設備為1~2kVA單相調壓器一臺,0~30V、0.5級交流電壓表一只,0~100mA、0.5級交流毫安表一只。
 
測量步驟:
①首先在電纜首端分別測出每相芯線的電容電流(應保持施加電壓相等)Ia、Ib、Ic的數值。
 
②在電纜的末端再測量每相芯線的電容電流Ia′、Ib′、Ic′的數值,以核對完好芯線與斷線芯線的電容之比,初步可判斷出斷線距離近似點。
 
③根據電容量計算公式C=1/2πfU可知,在電壓U、頻率f不變時C與I成正比。因為工頻電壓的f(頻率)不變,測量時只要保證施加電壓不變,電容電流之比即為電容量之比。設電纜全長為L,芯線斷線點距離為X,則Ia/Ic=L/X,X=(Ic/Ia)L。
 
測量過程中,只要保證電壓不變,電流表讀數準確,電纜總長度測量精確,其測定誤差比較小。
 
(4)零電位法:
零電位法也就是電位比較法,它適應于長度較短的電纜芯線對地故障,應用此方法測量簡便精確,不需要精密儀器和復雜計算,其接線如圖5所示,測量原理如下:將電纜故障芯線與等長的比較導線并聯,在兩端加電壓E時,相當于在兩個并聯的均勻電阻絲兩端接了電源,此時,一條電阻絲上的任何一點和另一條電阻絲上的對應點之間的電位差必然為零。反之,電位差為零的兩點必然是對應點。因為微伏表的負極接地,與電纜故障點等電位,所以,當微伏表的正極在比較導線上移動至指示值為零時的點與故障點等電位,即故障點的對應點。
 
其他幾種電力電纜故障判斷及查找方法:
1故障的類型
電力電纜由于機械損傷、絕緣老化、施工質量低、過電壓、絕緣油流失等都會發生故障。根據故障性質可分為低電阻接地或短路故障、高電阻接地或短路故障、斷線故障、斷線并接地故障和閃絡性故障。
 
2故障的判斷方法
確定電纜故障類型的方法是用兆歐表在線路一端測量各相的絕緣電阻。一般根據以下情況確定故障類型:
 
(1)當搖測電纜一芯或幾芯對地絕緣電阻,或芯與芯之間絕緣電阻低于100Ω時,為低電阻接地或短路故障。
 
(2)當搖測電纜一芯或幾芯對地絕緣電阻,或芯與芯之間絕緣電阻低于正常值很多,但高于100Ω時,為高電阻接地故障。
 
(3)當搖測電纜一芯或幾芯對地絕緣電阻較高或正常,應進行導體連續性試驗,檢查是否有斷線,若有即為斷線故障。
 
(4)當搖測電纜有一芯或幾芯導體不連續,且經電阻接地時,為斷線并接地故障。
 
(5)閃絡性故障多發生于預防性耐壓試驗,發生部位大多在電纜終端和中間接頭。閃絡有時會連續多次發生,每次間隔幾秒至幾分鐘。
 
3故障的測試方法
過去使用的儀器設備有QF1-A型電纜探測儀、DLG-1型閃測儀,電纜路徑儀及故障定點儀等。在20世紀70年代以前,廣泛使用的電纜故障測試方法是電橋法,包括電阻電橋法、電容電橋法、高壓電橋法。這種測試方法誤差較大,對某些類型的故障無法測量,所以目前最為流行測試方法是閃測法,它包括沖閃和直閃,最常用的是沖閃法。沖閃測試精度較高,操作簡單,對人的身體安全可靠。其設備主要由兩部分組成,即高壓發生裝置和電流脈沖儀。高壓發生裝置是用來產生直流高壓或沖擊高壓,施加于故障電纜上,迫使故障點放電而產生反射信號。電流脈沖儀是用來拾取反射信號測量故障距離或直接用低壓脈沖測量開路、短路或低阻故障。下面以故障點電阻為依據簡述一下測試方法:
 
(1)當故障點電阻等于無窮大時,用低壓脈沖法測量容易找到斷路故障,一般來說,純粹性斷路故障不常見到,通常斷路故障為相對地或相間高阻故障或者相對地或相間低阻故障并存。
 
(2)當故障點電阻等于零時,用低壓脈沖法測量短路故障容易找到,但實際工作中遇到這種故障很少。
 
(3)當故障點電阻大于零小于100Ω時,用低壓脈沖法測量容易找到低阻故障。
 
(4)閃絡故障可用直閃法測量,這種故障一般存在于接頭內部,故障點電阻大于100Ω,但數值變化較大,每次測量不確定。
 
(5)高阻故障可用沖閃法測量,故障點電阻大于100Ω且數值確定。一般當測試電流大于15mA,測試波形具有重復性以及可以相重疊,同時一個波形有一個發射、三個反射且脈沖幅度逐漸減弱時,所測的距離為故障點到電纜測試端的距離;否則為故障點到電纜測試對端的距離。


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