電纜故障測(cè)試方法和技巧

      隨著城市的發(fā)展擴(kuò)大，城市電網(wǎng)的改造，電力電纜獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。但另一方面，由于電纜處在地下，出現(xiàn)故障很難發(fā)現(xiàn)其故障點(diǎn)位置所在，這對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行以及供電可靠性都帶來(lái)很大的困難。對(duì)此，筆者首先分析了電力電纜故障常見(jiàn)原因，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步總結(jié)出電力電纜常用故障檢測(cè)方法。

  1.電力電纜故障產(chǎn)生的原因

  (1)絕緣層老化變質(zhì)：絕緣電纜長(zhǎng)期在風(fēng)吹日曬，在電的的作用下發(fā)生了老化，還要受到伴隨電作用而來(lái)的化學(xué)、熱和機(jī)械作用，從而使介質(zhì)發(fā)生物理化學(xué)變化，使介質(zhì)的絕緣性能下降。

  (2)過(guò)熱：電纜絕緣內(nèi)部氣隙游離造成局部過(guò)熱，使絕緣炭化。另外，電纜過(guò)負(fù)荷產(chǎn)生過(guò)熱，安裝于電纜密集地區(qū)、電纜溝及電纜隧道等通風(fēng)不良處的電纜，穿于干燥管中的電纜及電纜與熱力管道接近的部分等，都會(huì)因本身過(guò)熱而使絕緣加速損壞。

  (3)機(jī)械損傷：如挖掘等外力造成的損傷。

  (4)護(hù)層的腐蝕：因受土壤內(nèi)酸堿和雜散電流的影響，埋地電纜的鉛或鋁包將遭到腐蝕而損壞。

  (5)絕緣受潮：中間接頭或終端頭在結(jié)構(gòu)上不密封或安裝質(zhì)量不好而造成絕緣受潮。

  (6)過(guò)電壓：過(guò)電壓主要指大氣過(guò)電壓和內(nèi)過(guò)電壓，許多戶外終端接頭的故障是由大氣過(guò)電壓引起的，電纜本身的缺陷也會(huì)導(dǎo)致在大氣過(guò)電壓的情況下發(fā)生故障。

  (7)材料缺陷：電纜制造的問(wèn)題，電纜附件制造上的缺陷和對(duì)絕緣材料的維護(hù)管理不善等都可能使電纜發(fā)生故障。

  2.電力電纜故障性質(zhì)類別的快速判別

  2.1電力電纜的故障分類

  電纜故障若按故障發(fā)生的直接原因可以分為兩大類：一類為試驗(yàn)擊穿故障;另一類為在運(yùn)行中發(fā)生的故障。若按故障性質(zhì)來(lái)分，又可分為開路、低阻、高阻故障等。

  開路故障：指電纜的甲端與乙端一相或者三相*斷開。低阻故障：若電纜相間或相對(duì)地絕緣電阻在100kΩ以下的故障稱為低阻故障。高阻故障：若電纜相間或相對(duì)地故障電阻較大，以致不能采用電橋或低壓脈沖法進(jìn)行粗測(cè)的故障，通稱為高阻故障。它包括泄漏性高阻故障和閃絡(luò)性高阻故障。

  在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生擊穿的故障，其性質(zhì)比較單純，一般為一相接地，很少有三相同時(shí)在試驗(yàn)中接地或短路的情況，更不可能發(fā)生斷線故障。其另一個(gè)特點(diǎn)是故障電阻均比較高。運(yùn)行電纜故障的性質(zhì)比試驗(yàn)擊穿故障的性質(zhì)復(fù)雜，除發(fā)生接地或短路故障外，還有斷線故障，因此在測(cè)尋時(shí)，還應(yīng)作電纜導(dǎo)體連續(xù)性的檢查，以確定是否發(fā)生斷線故障。

  2.2快速判斷故障性質(zhì)類別

  電力電纜一旦發(fā)生故障，在故障測(cè)尋工作開始之前，準(zhǔn)確地確定電纜故障的性質(zhì)具有非常重要的意義。

  接到電纜故障事故通知后，首先要仔細(xì)詢問(wèn)變電站和電力調(diào)度值班人員故障現(xiàn)象，如事先有無(wú)接地信號(hào)，跳閘保護(hù)是過(guò)流繼電器動(dòng)作還是速斷繼電器動(dòng)作，斷路器如是多油或少油形式的，應(yīng)詢問(wèn)或觀察斷路器絕緣油的顏色，電纜敷設(shè)方式是直埋、架空還是隧道敷設(shè)，有無(wú)電纜接頭，系統(tǒng)內(nèi)部有無(wú)其他電氣事故發(fā)生等。一般情況下，電纜故障以單相接地故障為多(在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中)，該情況應(yīng)首先檢查電纜戶內(nèi)頭和中間接頭。如果是事故跳閘，交聯(lián)聚乙烯電纜應(yīng)首先懷疑是外力破壞，因?yàn)閺脑摲N電纜結(jié)構(gòu)上可以看出，每一相芯線上，都包覆著一層金屬銅屏蔽，理論上不會(huì)造成兩相或三相芯線之間直接短路。觀察斷路器絕緣油的顏色，如果很深，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判定，短路故障點(diǎn)距離出線柜較近，反之，應(yīng)該較遠(yuǎn)。因?yàn)榫嚯x越近，放炮爆炸釋放傳輸?shù)哪芰繐p耗越小，這可以通過(guò)絕緣油的顏色來(lái)判斷。當(dāng)然，發(fā)生故障后，首先應(yīng)測(cè)試電纜的絕緣數(shù)值，然后將測(cè)試的數(shù)據(jù)再結(jié)合上述經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，往往會(huì)收到很好的效果。

  3.電力電纜故障測(cè)試儀原理

  電力電纜故障測(cè)距在原理上可分為兩大類：行波法和阻抗法。

  3.1行波法

  行波故障測(cè)距是根據(jù)電壓和電流行波在線路上有固定的傳播速度電力電纜中波速為150m/s～220m/s)這一特點(diǎn)，提出了行波故障測(cè)距方法。行波法測(cè)距利用行波在測(cè)量點(diǎn)到故障點(diǎn)之間往返一次的時(shí)間，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單運(yùn)算即可得到距離。行波信號(hào)的獲取和識(shí)別第一類是利用電壓行波信號(hào)的方法，第二類是采用電流行波信號(hào)的測(cè)距方法。目前國(guó)內(nèi)基本上只采用電流行波進(jìn)行故障測(cè)距，其原因在于，電壓行波信號(hào)不易獲取，當(dāng)母線上出線較多時(shí)電壓信號(hào)比較弱，而電流信號(hào)卻很強(qiáng)，電流行波信號(hào)比較容易獲取。在工程應(yīng)用上，與以上兩類方法相對(duì)應(yīng)的方法有低壓脈沖反射法、脈沖電壓法和脈沖電流法等

  3.2阻抗法

  較經(jīng)典的阻抗法是直流電橋法以及近年來(lái)研究得較多的利用電纜故障時(shí)工頻(相量)電壓電流關(guān)系來(lái)推導(dǎo)出故障定位方程的方法。電橋法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、方便，其缺點(diǎn)是只能用于低阻故障測(cè)距，而不能用于高阻故障和閃絡(luò)性故障，但是，據(jù)統(tǒng)計(jì)，電力電纜有60%以上的故障是高阻故障，在預(yù)防性試驗(yàn)中被擊穿的故障有90%以上是高阻故障。電橋法在現(xiàn)場(chǎng)已很少使用。