电力电缆供电以其安全、可靠、有利于美化城市与厂矿布局等优点,获得了越来越广泛的应用。电力电缆(以下简称电缆)多埋于地下,一旦发生故障,寻找起来十分困难,往往要花费数小时,甚至几天的时间,不仅浪费了大量的人力、物力,而且会造成难以估量的停电损失。如何准确、迅速、经济地查寻电缆故障便成了供电部门日益关注的问题。电缆故障情况及埋设环境比较复杂,变化多,测试人员应熟悉电缆的埋设走向与环境,确切地判断出电缆故障性质,选择合适的仪器与测量方法,按照一定的程序工作,才能顺利地测出电缆故障点。
1. 2、绝缘受潮
绝缘受潮后引起故障。造成电缆受潮的主要原因有:
(1)、因接头盒或终端盒结构不密封或安装不良而导致进水;
(2)、电缆制造不良,金属护套有小孔或裂缝;
(3)、金属护套因被外物刺伤或腐蚀穿孔;
1. 3、绝缘老化变质
电缆绝缘介质内部气隙在电场作用下产生游离使绝缘下降。当绝缘介质电离时,气隙中产生臭氧、硝酸等化学生成物,腐蚀绝缘;绝缘中的水分使绝缘纤维产生水解,造成绝缘下降。
过热也会引起绝缘老化变质。电缆内部气隙产生电游离造成局部过热,使绝缘碳化。电缆过负荷是电缆过热很重要的因素。安装于电缆密集地区、电缆沟及电缆隧道等通风不良处的电缆、穿在干燥管中的电缆以及电缆与热力管道接近的部分等都会因本身过热而使绝缘加速损坏。
应主要包括以下内容:
(1)、线路名称及起止地点。
(2)、故障发生时间。
(3)、故障发生的地点及排除经过。
(4)、电缆规范:如电压等级、型式、导体截面、绝缘方式,制造厂名及购置日期等。
(5)、装置记录:如安装日期及气候,各个对接头、三通接头的设计型式、绝缘种类、热处理温度及精确位置。
(6)、电缆的埋设情况:如电缆弯曲半径的大小,路径的走向,有无反常的敷设深度或者
电缆故障点可用图2所示电路来等效。Rf代表绝缘电阻,G是击穿电压为Vg的击穿间隙,Cf代表局部分布电容,上述三个数值随不同的故障情况变化很大,
并且互相之间并没有必然的联系。
间隙击穿电压Vg的大小取决于放电通道的距离,电阻Rf的大小取决于电缆介质的碳化程度,而电容Cf的大小取决于故障点受潮的程度,数值很小,一般可以忽略。
根据故障电阻与击穿间隙情况,电缆故障可分为开路、低阻、高阻与闪络性故障,如下图所示。
可知,在对电缆进行高压绝缘试验时,电缆故障点所能获得的电压为:
电缆故障定点,又叫精测,即按照故障测距结果,根据电缆的路径走向,找出故障点的大体方位来,在一个很小的范围内,利用放电声测法或其它方法确定故障点的准确位置。
由于兆欧表分辨率比较差,当指示为零时,不能以为故障电阻就是零欧姆,要用万用表测量故障电阻的精确值,以确定故障是否是属于低阻的。可通过耐压试验确定高阻与闪络性故障,弄清故障点的击穿电压。
5、不同的电缆故障探测方法的简介
长期以来,涌现出了许多测量方法与仪器,这些方法与仪器适用于不同故障情况,各有优缺点,这里就故障测距与定点仪器简单地做一下评价和比较。
5. 1.故障测距
(1)、电桥法
电桥法是一种最为经典测试电缆故障测距方法。如下图所示:
电桥法测试线路的连接如图5a所示,将被测电缆终端故障相与非故障相短接,电桥两臂分别接故障相与非故障相,图5b给出了等效电路图。仔细调节R2数值,总可以使电桥平衡,即CD间的电位差为0,无电流流过检流计,此时根据电桥平衡原理可得:
压击穿,如故障电阻不是太高的话,使用电桥法往往可以解决问题。
(2)、低压脉冲反射法
低压脉冲反射法,又叫雷达法,是受二次世界大战雷达的启发而发明的,它通过观察故障点反射脉冲与发射脉冲的时间差测距。
低压脉冲反射法的优点是简单、直观、不需要知道电缆的准确长度等原始技术资料。根据脉冲反射波形还可以容易地识别电缆接头与分支点的位置。
低压脉冲反射法的缺点是仍不能适用于测量高阻与闪络性故障。
(3) 高压脉冲电压法
高压脉冲法,又称闪测法,是六十年代发展起来的一种高阻与闪络性故障测试方法。现在国内大多数企业生产、销售该原理的电缆故障闪测仪。
电缆发射探测电压脉冲,后者是被动记录故障击穿产生的瞬间脉冲电流信号;信号的记录与处理显示可由同一个电路完成,故可方便地使仪器同时实现两个功能。
5. 2. 故障定点
电缆故障的精确定点是故障探测的关键。目前,比较常用的方法是冲击放电声测法及主要用于低阻故障定点的音频感应法。实际应用中,往往因电缆故障点环境困素复杂,如振动噪声过大、电缆埋设深度过深等,造成定点困难,成为快速找到故障点的主要矛盾。
声磁同步检测法,提高了抗振动噪声干扰的能力;通过检测接收到的磁声信号的时间差,可以估计故障点距离探头的位置;比较在电缆两侧接收到脉冲磁场的初始极性,亦可以在进行故障定点的同时寻找电缆路径。
5. 3. 新一代智能化电缆故障探测仪器
现代微电子技术的发展,促进了电缆故障探测仪器的进步。仪器正向智能化方向发展,能对采集的信号进行复杂的数学处理,自动计算故障点;记忆测量波形;打印输出波形及测量结果;并具有体积小、携带方便、操作简单等优点。