浅谈电力电缆故障查询

浅谈电力电缆故障查询摘要：介绍各种电力电缆故障发生原因和种类，介绍电缆故障测试步骤，电力电缆故障测试方法，重点结合实际介绍电力电缆故障点的查找和故障定位的经验。关键词：交联电力电缆；故障定位；中间头；二次脉冲法；声磁同步法近年来电力电缆在电力系统中得到广泛的应用，而电缆在运行过程中因为种种原因发生故障后，也给人民生活带来不便，对供电企业的供电可靠性造成很大的影响，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。1造成电力电缆故障的原因为了减少电缆的损坏，快速的判定快速地判定出故障点，我们首先要了解电力电缆故障的原因，电力电缆故障的原因大致可以归纳为以下几类：1.1机械损伤机械损伤引起的电缆故障占电力电缆事故的很大的比例。有些机械损伤很轻微，当时没有造成故障，当时在几个月甚至几年后损伤部分才击穿形成故障，破坏严重的部分可能发生短路故障，直接危害电网设备（主变压器）的安全运行和用电单位的安全生产。1.2绝缘受潮这种情况一般发生在电缆接头处，主要是制作的时候，天气潮湿，或者接头盒终端盒结构不密封安装不良，导致水蒸气或者水直接进入电缆接头，在电场作用下形成水树枝，逐渐损坏电缆的绝缘强度而造成故障。1.3化学腐蚀在电缆埋地部分有酸碱作用的地区，由于酸碱腐蚀、杂散电流的影响，使电缆铅包外皮受腐蚀出现麻点、开裂或穿孔，导致保护层失效绝缘降低，造成故障。1.4绝缘层热老化由于电流的热效应，负载电流通过电缆时必然导致导体发热，同时电荷的集肤效应以及钢铠的涡流损耗、绝缘介质损耗也会产生附加热量，从而使电缆温度升高，长期过负荷运行，炎热夏季运行更会加剧这种现象，过热会引起绝缘层老化变质，炭化造成绝缘损坏。1.5材料缺陷电缆绝缘制造过程中的各种杂质，电缆头制作过程中包缠绝缘层不均匀的部分，由于介电常数不同，在电场作用下更加容易发生热老化，热击穿；电缆头外皮材料防污能力不合格造成污闪现象导致发热老化击穿。由上面5点可以很明显的看出电缆头是电力电缆线路中最容易发生故障的环节，是最薄弱的环节，最容易在此处发生击穿，所以电缆故障查询中最主要的一点是电缆头的故障查询，实际查出来的故障，除了外力破坏的故障以外，基本都是在电缆头处发生。2电缆故障的种类无论是高压或低压电缆，在安装、运行过程中经常因短路、过负荷、绝缘老化或外力作用等原因造成故障。其故障类型主要有以下几方面:2.1三芯电缆一芯或两芯接地;一般接地电阻在100kω以上为高阻接地故障，100kω以下为低阻接地故障。2.2二相芯线间短路。2.3三相芯线完全短路;短路电阻在100kω以上为高阻短路故障，100kω以下为低阻短路故障。2.4一相芯线断线或多相断线。2.5闪络故障，电缆绝缘有故障但是故障部分有极高的阻值，在电压较高的时候产生瞬时击穿的故障为闪络性故障。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电缆故障的探测一般要经过诊断、测距、定点三个步骤。3.1电缆故障的诊断首先测试故障电缆的绝缘电阻，测量每相对地绝缘电阻可以确定是否是接地故障，测量相间绝缘电阻可以判断是否是短路故障，绝缘电阻的阻值可以判断是否是高阻或者低阻型故障，对于电阻值较低的低阻型故障还应该用万用表测量出故障电阻值；如果有就说明是闪络故障，能通过耐压试验就说明电缆合格。3.2电缆故障的测距对于低阻型故障，通常采用的方法是电桥法和低压脉冲法进行测距。电桥法是利用回路电桥平衡法对电缆故障点进行探寻，其优点是简单、方便、精确度高，缺点是不能测量高阻型故障和闪络型故障。低压脉冲法是测试的时候向电缆注入一低压脉冲，该脉冲的传播速度在电缆中是基本一定的，对于油浸纸绝缘电缆速度v=160m/μs塑料电缆v=170-220m/μs，对于橡胶电缆v=220m/μs该脉冲沿电缆传播到阻抗不匹配点，如断路点、短路点、中间接头等，通过故障点反射脉冲与发射脉冲的时间差原理来进行测量，根据波形的性质还可以判断故障的性质，低压脉冲法的缺点是，对于近区短路故障测试有盲区（可以在电缆另外一头再进行测试），也不能用于测量高阻和闪络故障。图1低压脉冲反射原理图对于高阻型和闪络型故障可以通过对故障点加高电压大电流将故障点烧穿法将其烧为低阻型故障再用上面两种方法进行测量，由于故障点放电电弧产生的热量点水分蒸发，起到干燥作业，也会出现绝缘点故障电阻升高的现象；或是故障电阻烧得太低，呈现永久短路现象，以至不能用放电声测法进行最后定点。对于高阻型和闪络型故障也可以用直闪法和冲闪法进行测试冲闪法逐渐增加电压给电容器充电，当电压到达某一值球间隙击穿，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。冲闪法与直闪法是比较常用的检测方法，冲闪法与直闪法的区别是‘直闪法’为去掉球间隙直接对电缆加高压脉冲信号。直闪法和冲闪法不能每次都能保证击穿，偶尔出现放电，电缆故障在中间接头的情况下可能出现绝缘电阻越来越高的现象出现，放电延时特别长，在这些情况出现的时候要特别注意电缆接头部分的故障。二次脉冲法是20世纪90年代发明的新测试方法是目前较先进的测试方法，特别适用于测量高阻型和闪络型电缆故障，主要原理和低压脉冲法相同，不过二次脉冲法发射两次脉冲，带自动数据处理的回波仪存储故障点反射的两次波形，并将完好地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。二次脉冲法其特点是易操作、多功能，得到的图形和低压脉冲法进行叠加比较以后的图形相同，利用时间差原理，可以很方便的测出故障点的大概距离；缺点是测试的时候电压高，测试的人员触电的危险加大。图2二次脉冲法测量实际图形3.3电缆故障点的精确定位通过以上几种方法，我们可以测定电缆故障点的大概距离，但是为了便于组织处理，还必须对其进行精确定位。首先要查看电缆敷设时的原始资料，对电缆的走向、敷设方式、中间接头的位置进行了解。有的时候由于原始施工资料不是很齐全，知道电缆的故障距离，都是不知道具体到了什么位置，这个时候就要用电缆路径仪器探测出电缆路径。对于闪络型和高阻的故障，使用声磁同步法确定故障点。在电缆一端施加高压脉冲后，故障点会发生伴随声音信号和电磁信号的放电，由于交联聚乙烯电缆内部存在大量无规则的气隙，放电时击穿处发出的声音会在交联电缆的填充物内漫射，在电缆沟里面的电缆还会有空腔共振的情况，在一大段电缆内部都听得见声音，且音量大小基本相同。遇到噪声太大，放电声音太小而听不清楚时，但是可以接受到明显的磁场信号时，可选择在夜深人静时再听，这时监听效果比白天要明显变好。对于特别低阻型的故障，例如故障电阻小于10欧，测试仪器很难检测到故障点放电的声音，或者根本就没有放电的声音，因此不能用声磁同步法进行故障定位。在电缆故障相注入冲击电压信号，冲击的电流经过故障点后流回电源。由于电磁耦合作用，在大地产生的感应磁场，通过电缆路径仪器或磁场感应仪器从电压发射器的一侧开始进行测量，磁场信号明显变弱或者突然中断消失的地方一般就是故障点的位置。4结论在我们的实际测试工作中，电缆接头处的故障占了大部分，一般终端头故障肉眼都能很快发现，比较难找的故障都是中间头，对于电缆故障我们有如下几点体会：4.1成立专门的电缆运行班组，制定完善的巡视制度，按规定周期进行巡视，对电缆的走向、敷设方式、中间接头的位置要特别熟悉，是巡视的重点。4.2注意电缆路径附近的施工情况，对于振动较大，以及要开挖，顶管作业要特别注意。4.3测量和监视电缆的负荷情况，保持电缆线路在规定的允许持续载流量下运行，杜绝发生电缆线路过负荷的现象。4.4做好施工监督工作，杜绝电缆施工中的野蛮现象，拉送电缆不能超过规定的拉力，转角部分和电缆敷设落地部分要放保护轮。4.5把握好电缆验收关，隐蔽工程必须提前开展中间验收，一定要清楚新投产电缆的中间头位置、走向转弯位置、电缆路径和原始长度等等，原始资料不全的电缆拒绝验收。这样在测试电缆故障的时候可以直接找到电缆路径和故障多发点（中间头），收到事半功倍的效果。4.6对于终端头附近有故障的电缆，在故障测试的时候可以选取电缆两头分别测量，将两边的波形进行比较，提高测量的准确性。4.7加强现场测试人员的现场培训工作，提高测试人员的水平，特别是在测试出故障的现场，认真分析故障点和正常点波形的区别，为下次测试工作累积经验。参考文献[1］朱启林，李仁义，徐丙垠.电力电缆故障测试方法和案例分析.北京：机械工业出版社.[2］徐丙垠，李胜祥，陈宗军.电力电缆故障探测技术.北京：机械工业出版社.[3］江日洪.交联聚乙烯电力电缆线路.北京：中国电力出版社.[4］刘明生.电力电缆故障的测寻.北京：冶金工业出版社.[5］解广润.电力系统接地技术.北京：水利电力出版社.作者简介：王超（1982—）男，湖北咸宁人，工程师，主要从事配电运行工作。