電力電纜故障種類及故障判斷與查找隨著電力行業(yè)的發(fā)展,各種電纜越來越多地運(yùn)用到生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域中,而且一般都埋入地下或進(jìn)入電纜溝敷設(shè),當(dāng)電纜發(fā)生故障后,如何快速準(zhǔn)確的查找故障點(diǎn),盡快恢復(fù)供電系統(tǒng),是長期困擾人們的難題。 本人在多年的實(shí)際工作中,發(fā)現(xiàn)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(yùn)行故障為主,且大多數(shù)是高阻故障,而高阻故障又分泄露和閃絡(luò)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(dāng)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(yùn)行過程中經(jīng)常因短路、過負(fù)荷運(yùn)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*短路。 ④一相芯線斷線或多相斷線。 對(duì)于直接短路或斷線故障用萬用表可直接測(cè)量判斷,對(duì)于非直接短路和接地故障,用兆歐表搖測(cè)芯線間絕緣電阻或芯線對(duì)地絕緣電阻,根據(jù)其阻值可判定故障類型。 故障類型確定后,查找故障點(diǎn)并不是一件容易的事情,下面根據(jù)本人對(duì)電力電纜多年摸索的經(jīng)驗(yàn),介紹幾種查找故障點(diǎn)的方法,以供參考。 2 電纜故障點(diǎn)的查找方法 (1) 測(cè)聲法: 所謂測(cè)聲法就是根據(jù)故障電纜放電的聲音進(jìn)行查找,該方法對(duì)于高壓電纜芯線對(duì)絕緣層閃絡(luò)放電較為有效。此方法所用設(shè)備為直流耐壓試驗(yàn)機(jī)。電路接線如圖1所示,其中SYB為高壓試驗(yàn)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(dāng)電容器C充電到一定電壓值時(shí),球間隙對(duì)電纜故障芯線放電,在故障處電纜芯線對(duì)絕緣層放電產(chǎn)生“滋、滋”的火花放電聲,對(duì)于明敷設(shè)電纜憑聽覺可直接查找,若為地埋電纜,則首先要確定并標(biāo)明電纜走向,再在雜噪聲音Z小的時(shí)候,借助耳聾助聽器或醫(yī)用聽診器等音頻放大設(shè)備進(jìn)行查找。查找時(shí),將拾音器貼近地面,沿電纜走向慢慢移動(dòng),當(dāng)聽到“滋、滋 ”放電聲Z大時(shí),該處即為故障點(diǎn)。使用該方法一定要注意安全,在試驗(yàn)設(shè)備端和電纜末端應(yīng)設(shè)專人監(jiān)視。 (2) 電橋法: 電橋法就是用雙臂電橋測(cè)出電纜芯線的直流電阻值,再準(zhǔn)確測(cè)量電纜實(shí)際長度,按照電纜長度與電阻的正比例關(guān)系,計(jì)算出故障點(diǎn)。該方法對(duì)于電纜芯線間直接短路或短路點(diǎn)接觸電阻小于1Ω的故障,判斷誤差一般不大于3m,對(duì)于故障點(diǎn)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(cè)量。
測(cè)量電路如圖2所示,首先測(cè)出芯線a與b之間的電阻R1,則R1=2Rx+R,其中Rx為a相或b相至故障點(diǎn)的一相電阻值,R為短接點(diǎn)的接觸電阻。再就電纜的另一端測(cè)出a′與b′芯線間的直流電阻值R2,則R2=2R(L-X)+R,式中R(L-X)為a′相或b′相芯線至故障點(diǎn)的一相電阻值,測(cè)完R1與R2后,再按圖3所示電路將b′與c′短接,測(cè)出b、c兩相芯線間的直流電阻值,則該阻值的1/2為每相芯線的電阻值,用RL表示,RL=Rx+R(L-X),由此可得出故障點(diǎn)的接觸電阻值:R=R1+R2-2RL,因此,故障點(diǎn)兩側(cè)芯線的電阻值可用下式表示:Rx=(R1-R)/2,R(L-X)=(R2-R)/2。Rx、R(L-X)、RL三個(gè)數(shù)值確定后,按比例公式即可求出故障點(diǎn)距電纜端頭的距離X或(L-X):X=(RX/RL)L,(L-X)=(R(L-X)/RL)L,式中L為電纜的總長度。 采用電橋法時(shí)應(yīng)保證測(cè)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(jì)算過程中小數(shù)位數(shù)要全部保留。 (3) 電容電流測(cè)定法: 電纜在運(yùn)行中,芯線之間、芯線對(duì)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(guān)系,電容電流測(cè)定法就是根據(jù)這一原理進(jìn)行測(cè)定的,對(duì)于電纜芯線斷線故障的測(cè)定非常準(zhǔn)確。測(cè)量電路如圖4所示,使用設(shè)備為1~2kVA單相調(diào)壓器一臺(tái),0~30V、0.5級(jí)交流電壓表一只,0~100mA、0.5級(jí)交流毫安表一只。
①首先在電纜首端分別測(cè)出每相芯線的電容電流(應(yīng)保持施加電壓相等)Ia、Ib、Ic的數(shù)值。 ②在電纜的末端再測(cè)量每相芯線的電容電流Ia′、Ib′、Ic′的數(shù)值,以核對(duì)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(diǎn)。 ③根據(jù)電容量計(jì)算公式C=1/2πfU可知,在電壓U、頻率f不變時(shí)C與I成正比。因?yàn)楣ゎl電壓的f(頻率)不變,測(cè)量時(shí)只要保證施加電壓不變,電容電流之比即為電容量之比。設(shè)電纜全長為L,芯線斷線點(diǎn)距離為X,則Ia/ Ic=L/X,X=( Ic/ Ia)L。 測(cè)量過程中,只要保證電壓不變,電流表讀數(shù)準(zhǔn)確,電纜總長度測(cè)量,其測(cè)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(yīng)于長度較短的電纜芯線對(duì)地故障,應(yīng)用此方法測(cè)量簡便,不需要精密儀器和復(fù)雜計(jì)算,其接線如圖5所示,測(cè)量原理如下:將電纜故障芯線與等長的比較導(dǎo)線并聯(lián),在兩端加電壓E時(shí),相當(dāng)于在兩個(gè)并聯(lián)的均勻電阻絲兩端接了電源,此時(shí),一條電阻絲上的任何一點(diǎn)和另一條電阻絲上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的電位差必然為零。反之,電位差為零的兩點(diǎn)必然是對(duì)應(yīng)點(diǎn)。因?yàn)槲⒎淼呢?fù)極接地,與電纜故障點(diǎn)等電位,所以,當(dāng)微伏表的正極在比較導(dǎo)線上移動(dòng)至指示值為零時(shí)的點(diǎn)與故障點(diǎn)等電位,即故障點(diǎn)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)。
圖中K為單相閘刀開關(guān),E為6V蓄電池或4節(jié)1號(hào)干電池,G為直流微伏表,測(cè)量步驟如下: ②將微伏表的負(fù)極接地,正極接一根較長的軟導(dǎo)線,導(dǎo)線另一端要求在敷設(shè)的比較導(dǎo)線上滑動(dòng)時(shí)能充分接觸。 ③合上閘刀開關(guān)K,將軟導(dǎo)線的端頭在比較導(dǎo)線上滑動(dòng),當(dāng)微伏表指示為零時(shí)的位置即為電纜故障點(diǎn)的位置。 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(jī)械損傷、絕緣老化、施工質(zhì)量低、過電壓、絕緣油流失等都會(huì)發(fā)生故障。根據(jù)故障性質(zhì)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(luò)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(cè)量各相的絕緣電阻。一般根據(jù)以下情況確定故障類型: (1)當(dāng)搖測(cè)電纜一芯或幾芯對(duì)地絕緣電阻,或芯與芯之間絕緣電阻低于100Ω時(shí),為低電阻接地或短路故障。 (2)當(dāng)搖測(cè)電纜一芯或幾芯對(duì)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(shí),為高電阻接地故障。 (3)當(dāng)搖測(cè)電纜一芯或幾芯對(duì)地絕緣電阻較高或正常,應(yīng)進(jìn)行導(dǎo)體連續(xù)性試驗(yàn),檢查是否有斷線,若有即為斷線故障。 (4)當(dāng)搖測(cè)電纜有一芯或幾芯導(dǎo)體不連續(xù),且經(jīng)電阻接地時(shí),為斷線并接地故障。 (5)閃絡(luò)性故障多發(fā)生于預(yù)防性耐壓試驗(yàn),發(fā)生部位大多在電纜終端和中間接頭。閃絡(luò)有時(shí)會(huì)連續(xù)多次發(fā)生,每次間隔幾秒至幾分鐘。 3 故障的測(cè)試方法 過去使用的儀器設(shè)備有QF1-A型電纜探測(cè)儀、DLG-1型閃測(cè)儀,電纜路徑儀及故障定點(diǎn)儀等。在20世紀(jì)70年代以前,廣泛使用的電纜故障測(cè)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(cè)試方法誤差較大,對(duì)某些類型的故障無法測(cè)量,所以目前Z為流行測(cè)試方法是閃測(cè)法,它包括沖閃和直閃,Z常用的是沖閃法。沖閃測(cè)試精度較高,操作簡單,對(duì)人的身體安全可靠。其設(shè)備主要由兩部分組成,即高壓發(fā)生裝置和電流脈沖儀。高壓發(fā)生裝置是用來產(chǎn)生直流高壓或沖擊高壓,施加于故障電纜上,迫使故障點(diǎn)放電而產(chǎn)生反射信號(hào)。電流脈沖儀是用來拾取反射信號(hào)測(cè)量故障距離或直接用低壓脈沖測(cè)量開路、短路或低阻故障。下面以故障點(diǎn)電阻為依據(jù)簡述一下測(cè)試方法: (1)當(dāng)故障點(diǎn)電阻等于無窮大時(shí),用低壓脈沖法測(cè)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(duì)地或相間高阻故障或者相對(duì)地或相間低阻故障并存。 (2)當(dāng)故障點(diǎn)電阻等于零時(shí),用低壓脈沖法測(cè)量短路故障容易找到,但實(shí)際工作中遇到這種故障很少。 (3)當(dāng)故障點(diǎn)電阻大于零小于100Ω時(shí),用低壓脈沖法測(cè)量容易找到低阻故障。 (4)閃絡(luò)故障可用直閃法測(cè)量,這種故障一般存在于接頭內(nèi)部,故障點(diǎn)電阻大于100Ω,但數(shù)值變化較大,每次測(cè)量不確定。 (5)高阻故障可用沖閃法測(cè)量,故障點(diǎn)電阻大于100Ω且數(shù)值確定。一般當(dāng)測(cè)試電流大于15mA,測(cè)試波形具有重復(fù)性以及可以相重疊,同時(shí)一個(gè)波形有一個(gè)發(fā)射、三個(gè)反射且脈沖幅度逐漸減弱時(shí),所測(cè)的距離為故障點(diǎn)到電纜測(cè)試端的距離;否則為故障點(diǎn)到電纜測(cè)試對(duì)端的距離。 結(jié)束語 : 電纜故障測(cè)試技術(shù)水平的提高,應(yīng)針對(duì)不同的故障性質(zhì)采取不同的方法,還要不斷引進(jìn)各類新技術(shù)、新設(shè)備,同時(shí)也要在新設(shè)備上摸索經(jīng)驗(yàn),開發(fā)新的功能。如現(xiàn)采用的發(fā)音頻信號(hào)給電纜,在故障點(diǎn)接收信號(hào)的測(cè)試技術(shù),以及利用T16/910電纜故障測(cè)試儀的SDC系列高智能電纜故障閃測(cè)儀對(duì)故障點(diǎn)的定位。這些設(shè)備可以使其測(cè)量誤差控制在幾十厘米以內(nèi),直接找到故障點(diǎn)進(jìn)行處理,提高了故障測(cè)尋的效率。 希望大家平時(shí)多觀察,多學(xué)習(xí)、多交流,多積累經(jīng)驗(yàn),以期促進(jìn)實(shí)際工作效率,從而節(jié)省人力物力,縮短處理電纜事故的時(shí)間,創(chuàng)造較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
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