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        电力电缆故障种类及故障判断与测试

         电力电缆故障种类及故障判断与测试

         

        随着电力行业的发展,各种电缆越来越多地运用到生产生活的各个领域中,而且一般都埋入地下或进入电缆沟敷设,当电缆发生故障后,如何快速准确的查找故障点,尽快恢复供电系统,是长期困扰人们的难题。

          本人在多年的实际工作中,发现高压电缆和低压电缆的故障各有许多不同之处,高压电缆故障多以运行故障为主,且大多数是高阻故障,而高阻故障又分泄露和闪络两大类型;而低压电缆故障只有开路、短路和断路三种情况(当然,高压电缆也包括这三种情况)

          无论是高压电缆或低压电缆,在施工安装、运行过程中经常因短路、过负荷运行、绝缘老化或外力作用等原因造成故障。电缆故障可概括为接地、短路、断线三类,其故障类型主要有以下几方面:

          三芯电缆一芯或两芯接地。

          二相芯线间短路。

          三相芯线完全短路。

          一相芯线断线或多相断线。

          对于直接短路或断线故障用万用表可直接测量判断,对于非直接短路和接地故障,用兆欧表摇测芯线间绝缘电阻或芯线对地绝缘电阻,根据其阻值可判定故障类型。

          故障类型确定后,查找故障点并不是一件容易的事情,下面根据本人对电力多年摸索的经验,介绍几种查找故障点的方法,以供参考。

          电缆故障点的查找方法

          (1) 测声法:

          所谓测声法就是根据故障电缆放电的声音进行查找,该方法对于高压电缆芯线对绝缘层闪络放电较为有效。此方法所用设备为直流耐压试验装置(ZN-YTGF交直流高压一体化发生器)。电路接线如图1所示,其中SYB为高压试验变压器C为高压电容器ZL为高压整流硅堆,R为限流电阻,Q为放电球间隙,L为电缆芯线。

          当电容器C充电到一定电压值时,球间隙对电缆故障芯线放电,在故障处电缆芯线对绝缘层放电产生…..的火花放电声,对于明敷设电缆凭听觉可直接查找,若为地埋电缆,则首先要确定并标明电缆走向,再在杂噪声音最小的时候,借助耳聋助听器或医用听诊器等音频放大设备进行查找。查找时,将拾音器贴近地面,沿电缆走向慢慢移动,当听到…..放电声最大时,该处即为故障点。使用该方法一定要注意安全,在试验设备端和电缆末端应设专人监视。

          (2) 电桥法

          电桥法就是用双臂电桥测出电缆芯线的直流电阻值,再准确测量电缆实际长度,按照电缆长度与电阻的正比例关系,计算出故障点。该方法对于电缆芯线间直接短路或短路点接触电阻小于的故障,判断误差一般不大于3m,对于故障点接触电阻大于的故障,可采用加高电压烧穿的方法使电阻降至以下,再按此方法测量。

          测量电路如图2所示,首先测出芯线ab之间的电阻R1,则R1=2Rx+R,其中Rxa相或b相至故障点的一相电阻值,R为短接点的接触电阻。再就电缆的另一端测出a′b′芯线间的直流电阻值R2,则R2=2R(L-X)+R,式中R(L-X)a′相或b′相芯线至故障点的一相电阻值,测完R1R2后,再按图3所示电路将b′c′短接,测出bc两相芯线间的直流电阻值,则该阻值的1/2为每相芯线的电阻值,用RL表示,RL=Rx+R(L-X),由此可得出故障点的接触电阻值:R=R1+R2-2RL,因此,故障点两侧芯线的电阻值可用下式表示:Rx=(R1-R)/2R(L-X)=(R2-R)/2RxR(L-X)RL三个数值确定后,按比例公式即可求出故障点距电缆端头的距离X(L-X)X=(RX/RL)L(L-X)=(R(L-X)/RL)L,式中L为电缆的总长度。

          采用电桥法时应保证测量精度,电桥连接线要尽量短,线径要足够大,与电缆芯线连接要采用压接或焊接,计算过程中小数位数要全部保留。

          (3) 电容电流测定法:

          电缆在运行中,芯线之间、芯线对地都存在电容,该电容是均匀分布的,电容量与电缆长度呈线性比例关系,电容电流测定法就是根据这一原理进行测定的,对于电缆芯线断线故障的测定非常准确。测量电路如图4所示,使用设备为12kVA单相调压器一台,030V0.5级交流电压表一只,0100mA0.5级交流毫安表一只。

          测量步骤:

          首先在电缆首端分别测出每相芯线的电容电流(应保持施加电压相等)IaIbIc的数值。

          在电缆的末端再测量每相芯线的电容电流Ia′Ib′Ic′的数值,以核对完好芯线与断线芯线的电容之比,初步可判断出断线距离近似点。

          根据电容量计算公式C=1/2πfU可知,在电压U、频率f不变时CI成正比。因为工频电压的f(频率)不变,测量时只要保证施加电压不变,电容电流之比即为电容量之比。设电缆全长为L,芯线断线点距离为X,则Ia/Ic=L/XX=( Ic/ Ia)L

          测量过程中,只要保证电压不变,电流表读数准确,电缆总长度测量精确,其测定误差比较小。

          (4)零电位法:

          其他几种电力电缆故障种类及故障判断与查找

          1 故障的类型

          电力电缆由于机械损伤、绝缘老化、施工质量低、过电压、绝缘油流失等都会发生故障。根据故障性质可分为低电阻接地或短路故障、高电阻接地或短路故障、断线故障、断线并接地故障和闪络性故障。

          2 故障的判断方法

          确定电缆故障类型的方法是用兆欧表在线路一端测量各相的绝缘电阻。一般根据以下情况确定故障类型:

          (1)当摇测电缆一芯或几芯对地绝缘电阻,或芯与芯之间绝缘电阻低于100Ω时,为低电阻接地或短路故障。

          (2)当摇测电缆一芯或几芯对地绝缘电阻,或芯与芯之间绝缘电阻低于正常值很多,但高于100Ω时,为高电阻接地故障。

          (3)当摇测电缆一芯或几芯对地绝缘电阻较高或正常,应进行导体连续性试验,检查是否有断线,若有即为断线故障。

          (4)当摇测电缆有一芯或几芯导体不连续,且经电阻接地时,为断线并接地故障。

          (5)闪络性故障多发生于预防性耐压试验,发生部位大多在电缆终端和中间接头。闪络有时会连续多次发生,每次间隔几秒至几分钟。

          3 故障的测试方法

          过去使用的仪器设备有MD型电缆探测仪、MD型闪测仪,电缆路径仪及故障定点仪等。在20世纪70年代以前,广泛使用的电缆故障测试方法是电桥法,包括电阻电桥法、电容电桥法、高压电桥法。这种测试方法误差较大,对某些类型的故障无法测量,所以目前最为流行测试方法是闪测法,它包括冲闪和直闪,最常用的是冲闪法。冲闪测试精度较高,操作简单,对人的身体安全可靠。其设备主要由两部分组成,即高压发生装置和电流脉冲仪。高压发生装置是用来产生直流高压或冲击高压,施加于故障电缆上,迫使故障点放电而产生反射信号。电流脉冲仪是用来拾取反射信号测量故障距离或直接用低压脉冲测量开路、短路或低阻故障。下面以故障点电阻为依据简述一下测试方法:

          (1)当故障点电阻等于无穷大时,用低压脉冲法测量容易找到断路故障,一般来说,纯粹性断路故障不常见到,通常断路故障为相对地或相间高阻故障或者相对地或相间低阻故障并存。

          (2)当故障点电阻等于零时,用低压脉冲法测量短路故障容易找到,但实际工作中遇到这种故障很少。

          (3)当故障点电阻大于零小于100Ω时,用低压脉冲法测量容易找到低阻故障。

          (4)闪络故障可用直闪法测量,这种故障一般存在于接头内部,故障点电阻大于100Ω,但数值变化较大,每次测量不确定。

          (5)高阻故障可用冲闪法测量,故障点电阻大于100Ω且数值确定。一般当测试电流大于15mA,测试波形具有重复性以及可以相重叠,同时一个波形有一个发射、三个反射且脉冲幅度逐渐减弱时,所测的距离为故障点到电缆测试端的距离;否则为故障点到电缆测试对端的距离。

          结束语:

          电缆故障测试技术水平的提高,应针对不同的故障性质采取不同的方法,还要不断引进各类新技术、新设备,同时也要在新设备上摸索经验,开发新的功能。如现采用的发音频信号给电缆,在故障点接收信号的测试技术,以及利用ZN系列电缆故障ZN-5000DMC高智能电缆故障闪测仪对故障点的精确定位。这些设备可以使其测量误差控制在几十厘米以内,直接找到故障点进行处理,提高了故障测寻的效率。希望大家平时多观察,多学习、多交流,多积累经验,以期促进实际工作效率,从而节省人力物力,缩短处理电缆事故的时间,创造较大的经济效益和社会效益

         

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