电力电缆故障的测试技术及应用

电力电缆故障的测试技术及应用
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【供稿】中国开关电器网
【中文关键词】电力电缆故障的测试技术及应用
【添加日期】2008-8-28
【更新日期】2008-8-28
【全部正文】摘要:介绍了电力电缆故障的发生原因及故障种类,对电缆
故障测试中常用的检测方法和检测步骤进行了说明。

关键词:电缆;故障;测试中图分类号:TM247 文献标识
码:B 文章编号:1671-0320(2003)05-0068-03 随着国民
经济的高速发展,交联塑料电缆在全国的工矿企事业单位以及
公用事业中得到广泛的应用。

电缆在运行过程中因为种种原
因发生故障,发生故障后如果不能快速的检测出故障点的确切
位置,对事故及时进行处理,及时恢复送电,将给生产带来巨大
的损失,也给人民生活带来不便。

太原煤炭气化(集团)有限责
任公司是集采煤、洗煤、炼焦、制气、煤气供应、煤矸石发
电等一条龙生产的单位,是全太原市的煤气生产和供给部门,
保证整个厂区供电系统的安全稳定运行意义重大,因此,当电
力电缆发生故障时,必须迅速、准确地判定故障性质和位置,
及时排除故障以保障生产的正常进行。

机动处供电工区承担
着给整个厂区供电的任务。

本文对常见的电缆故障性质和原
因进行了分析,列举了常用的电缆故障检测方法,并结合我单
位的具体案例进行说明。

1 造成电缆故障的原因来
源:输配电设备网太原煤炭气化(集团)有限责任公司是
煤炭化工类行业,造成电缆故障原因一般有以下几种。

1.1 机械损伤相当多的电缆故障都是由于机械损伤引
起的,比如:电缆安装时不小心造成的机械损伤、靠近电缆施工
造成的机械损伤、冲击性负荷(如:车辆压轧等)造成地下电缆
的铠装裂损等。

有时如果损伤不严重,要几个月甚至几年才会
导致损伤部位彻底击穿形成故障。

1.2 绝缘受潮
这种情况在实际情况中也很常见,一般发生在接头处较多,比
如:电缆接头制作不合格和在潮湿的气候条件下做接头,会使
接头的封装物进水或混入水蒸汽而造成故障。

1.3 化学
腐蚀电缆路径在有酸碱作业的地区通过,这些往往会造
成电缆的铠装和铅皮被腐蚀。

我单位化工产品对电缆的腐蚀
就相当严重。

1.4 长期过荷运行由于过荷运行,电
缆的温度会随之上升,尤其在炎热的夏季,电缆的温升常常导
致电缆薄弱处首先被击穿,在夏季,电缆的故障也就特别多。

2 电缆故障的种类 2.1 接地故障电缆线芯
单相接地故障或多相接地故障。

一般接地电阻在100 kΩ以
下为低阻接地故障,100 kΩ以上为高阻接地故障。

来源:http:
// 2.2 短路故障电缆线芯两相短路故障或
三相短路故障。

一般接地电阻在100 kΩ以下为低阻短路故障,100 kΩ以上为高阻短路故障。

2.3 断线故障电缆线芯一相断开或多相断开。

2.4 闪络故障当试验电压升到某一值时,电缆泄漏电流突然升高,并且测量表针
呈规律性摆动,电压稍下降时,此现象消失,但电缆绝缘仍有极高的阻值,表明电缆存在故障,但该故障点没有形成电阻通道,只有放电间隙或闪络表面的故障称为闪络性故障。

接地故障、短路故障一般由于电缆本体绝缘老化、外力损坏等原因造成。

断线故障一般由于短路电流、外力损坏造成。

闪络故障一般由于接头质量问题、电缆本体制造质量等原因造成。

3 电缆故障测试的基本步骤 3.1 故障性质的判断
当电缆发生故障后,首先应判断电缆的故障性质,将电缆脱
离供电系统后,用兆欧表测量每相对地绝缘电阻,如果绝缘电
阻为零,可用万用表或电桥进行测量,以判断是高阻还是低阻
故障,然后测量相间绝缘电阻,判断是否存在相间短路,有了准确的故障性质判定结论后,便可选择合适的探测仪器和确定寻测方法。

3.2 电缆故障距离的测定常用的方法有电桥法、低压脉冲法、二次脉冲法、冲闪法、直闪法,故障点烧穿法等。

a)电桥法是利用回路电桥平衡法对电缆故障点测寻。

其最大优点是精度高。

b)低压脉冲法是在电缆线芯上加一脉冲波,当脉冲波遇到故障点被反射回米,通过波
形分析得出故障点距离。

低压脉冲法的最大优点是使用方便。

但以上2种方法共同的最大障碍是无法测试高阻故障、闪络故障。

所以在测试高阻故障、闪络故障时常常结合下面的第3种方法。

3.2.1 故障点烧穿法加大电流将故障处烧穿使其绝缘电阻降低以达到可以使用电桥法或低压脉冲法测量的目的。

但烧穿方法对电缆主绝缘有不良影响,现已很少使用。

3.2.2 冲闪法来源: 逐渐增加电压给电容器充电,当电压到达某一值利用球间隙击穿,电容对
电缆放电,高压脉冲信号施加于电缆使故障点击穿,通过分析
故障点击穿放电所产生的脉冲电流波形,测试故障点距离。

3.2.3 直闪法逐渐增加电容上电压到达某一值利用电缆故障点击穿。

高压脉冲信号施加于电缆使故障点击穿,通过分析故障点击穿放电所产生的脉冲电流波形,测试故障点距离。

以上2种方法是我们现在最常使用的检测方法,“直闪法”与“冲闪法”区别为去掉球间隙直接对电缆加高压脉冲信号。

案例分析案例一故障电缆:供电工区10 kV总开闭所至循环水变电所电缆; 电缆型号: 10 kV交联聚乙烯电缆; 电缆长度: 450 m。

故障性质:预试时绝缘低,耐压试验通过但泄漏较大。

继续升压后击穿,降低电压后,闪络消失。

属于高阻故障。

测试方法:冲闪法,烧穿法。

结果分析:因为电缆沟位于草坪下,草坪浇水或下雨常使电缆浸泡在水中,而且由于电缆周围环境酸碱浓度大,导
致了绝缘降低。

用冲闪法测试时波形不明显,波形中间很正常。

从电缆的另—头使用冲闪法时,发现端部波形变化比较明显,
怀疑故障点在电缆头附近。

这时无法采用声磁定点法来准确定位故障点,只好采用烧穿法。

连续烧几个小时后,发现电缆终端头地线处打火。

剥开电缆头仔细检查发现上次做该电缆头时,钢铠未处理好,带有部分毛刺。

电压升高到一定程度时导致闪络击穿放电。

重做该电缆头后,试验正常。

来源:http://tede. cn 案例二故障电缆: 10 kV总开闭所至炼焦变电所电缆; 电缆型号: 10 kV交联聚乙烯电缆; 故障性质:预试时击穿,属低阻故障; 测试方法:低压脉冲法,冲闪法。

结果分析:采用低压脉冲法测试时,大体定位在草坪下,然后采用冲闪法及声磁定点仪定点时,没有明显的放电点。

仔细检查发现,由于电缆沟位于化产车间水沟附近,有近80 m 电缆已被焦油等化学物质覆盖,在这上面有几处放电声音较大,但也不是很明显。

最后决定更换这段电缆。

挖出这段电缆后,检查发现此段电缆已多处破损,有好几处放电痕迹。

3.2.4 二次脉冲法由回波仪释放一个发射脉冲,在高阻
或间歇性电缆故障点不能被反射,仪器将显示整个电缆长度的波形存储起来,此波形图叫“完好轨迹”。

设备高压电容器放电,使电缆故障点发生闪络,故障点的电弧就变为非常低的电阻。

同时回波仪被触发送出第二个发射脉冲,此加在高压信号上的脉冲将从故障点反射。

这样,带自动数据处理的回波仪存储故障点反射波形,并将完好的和故障的轨迹进行叠加,两条轨迹
将有一个清楚的发散点。

这个发散点就是故障点的反射波形点。

其特点是易操作、多功能,回波图形解释简易。

二次脉冲法是90年代发明的测试技术,是目前最先进的测试方法,但现在国内还很少有使用此方法的检测设备,现有使用者都使用的是进口设备。

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电缆故障点的精确定位在测定电缆故障点的距离后,我们要对故障进行精确定点。

首先要查看电缆敷设时的原始资料,对电缆的走向,是走电缆沟还是直埋进行了解。

在已测得的定位距离附近使用声磁信号同步接收定点法确定故障点。

此方法是给故障电缆加上一幅足够高的冲击电压,使故障点发生闪络放电,产生相当大的“啪、啪”放电声,同时,会在电缆的外皮与大地形成的回路中感应出环流来,这—环流在电缆周围产生脉冲磁场。

用一个包含接地麦克风接受器和耳机的听音装置在地面探测。

故障点离麦克风的距离越近,闪络声就越大。

在监听声音信号的同时,接收到脉冲磁场信号,即可判断该声
音是由故障点放电产生的,故障点就在附近,否则可认为是干扰。

在故障点位置能探测到闪络声的最大值。

当遇到电缆本体内闪络或故障点附近有空腔共振(如电缆沟)的情况,放电时,声音会在很大范围内都能听见,且大小相同,就很难做到精确定位。

鉴于目前尚未有更好的技术,不能够完善的解决定点的问题,只有根据预定位距离和电缆资料,掀开电缆沟盖板或挖
开直埋段的路面,直接在电缆本体上进行定点工作。

遇到放电声音太小,噪声太大听不清楚时,可在夜深人静时再听,这时监听效果还是比较好的。

5 结论在实际工作中,电缆的事故种类和事故原因是多种多样的,准确判断故障性质并迅速找到故障点及时处理故障,对保障生产的正常进行有着重大意义。

但我们要看到,现在常用的检测方法还存在一定的局限性,对于现在国际上较为先进的二次脉冲法,国内还没有相应的设备。

所以呼吁国内的大专院校、科研院所尽快研制出检测电缆故障的多功能、高精度的产品,赶上和超过国外的水平,树立我们自己的民族品牌。