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电缆故障检测测试潜在风险详解

时间:2019-02-26 作者:admin

通过对电缆故障性质、判别方法、检测程序、检测方法进行的简单介绍,分析了在企业易燃易爆区电缆故障检测中用高压闪络法检测存在风险的原因,进一步提出应该采取有效防范措施的建议。
 企业供电电缆发生故障时,需要进行故障分析和检测,而电缆为高阻性故障时,需采用相关检测设备使用高压闪络法对故障点放电进行粗测和精测,当故障点在易燃易爆区时,易引起火灾爆炸事故,应对防范好此类事故,将对企业员工和生产安全至关重要。
  1、电缆故障性质分析
  (1)开路故障:如果电缆绝缘正常,但因导体原因不能正常输送电压的一类故障可认为是开路故障,如芯线或地线似断非断、芯线某一处存在较大的线电阻及断芯等情况。
  (2)低阻故障:如果电缆的绝缘介质损伤,能直接用“低压脉冲法”测试的一类相间或相对地故障,通常叫做低阻故障。
  (3)泄漏性高阻故障:若电缆绝缘介质已损坏,并形成固定电阻通道,但不能直接用电缆故障测试仪器的“低压脉冲法”测量的故障,称为泄漏性高阻故障,阻值通常在数百Ω以上。
  (4)闪络性高阻故障:在电缆的预试电压范围内,当电缆预试电压加到某一数值时,电缆泄漏电流值突然增大,其值大大超过被试电缆要求规范值,这类故障称为闪络性高阻故障。
  2、电缆故障性质的判别
  判断电缆故障性质一般有三种手段:(1)通过兆欧表或万用表判断;(2)通过电缆预试结果判断;(3)通过电缆故障检测仪判断。一般情况下,低阻、开路故障可通过兆欧表、万用表或电缆故障检测仪“脉冲法”测试波形直接进行判断;泄漏性高阻和闪络性高阻故障可通过兆欧表或预试结果进行判断。
  3、电缆故障检测程序
  应用电缆故障检测仪查找地埋电力电缆故障一般要经过以下几个步骤:(1)分析电缆故障性质并了解故障电缆的耐压等级及绝缘介质情况;(2)用电缆故障检测仪“脉冲法”测试故障电缆的所有相线的长度并校准故障电缆的电波传输速度;(3)选择合适的测试方法,用电缆故障检测仪进行电缆故障粗测;(4)对电缆故障点进行精测,包括对地埋电缆的走向及深度的查找和故障点的定位。
  4、检测中风险因素分析
  4.1试验原理:
  图1示,在高压闪络法检测电缆故障时,通过PT升压变压器升压后,利用直流高压对高压电容器C充电,当充电到设定电压时,球间隙JS击穿,电容器电压加到故障电缆上,使故障点与间隙之间闪络击穿,产生火花放电,引起电磁波辐射和机械的音频震动,在地表用定点仪探头接收声磁信号来判定故障点。为了获得足够的声能,仅靠整流后的电流是不够的,故接入高压电容器储存电能,可保证在放电瞬间释放出足够的能量。电容量越大,储能越大,在故障点间隙击穿时,电容瞬间冲击放电时的声音信号越大,越容易在地表定位故障点。
  4.2放电能量计算:
  对于常见的10KV和6KV电压等级的电缆故障,查找作业时,放电电压一般为12KV至15KV,放电时电压为5KV至7KV。电缆故障检测中所用的电容为C,用电压为U的电源充电后,电容器储能计算公式EC=1/2CU2。
  4.2.1使用FCL-2004电缆故障检测仪时放电能量计算
  击穿电压U1为15KV,放电的电压降为7KV,则放电后电压U2为8KV,电容容量C=4μF,当电容两端电压为15KV时,此时电容器储能EC1=1/2CU12=450J,当完成放电后,电容两端电压为8KV,此时电容器储能EC2=1/2CU22=128J,则放电能量为EC=EC1-EC2=322J。当电容完全放电时EC2=0,释放能量达到最大值,最大释放能量EC=450J。
  4.3检测风险分析
  在最易点燃混合物浓度下,一个电路的一次放电正好足够点燃混合物,这个电路总能量的最小值,表示为相应的物质与空气混合物的最小点燃能量(MIE)。最小点燃能量是利用充电的电容器产生短路放电火花引燃爆炸性混合物的方法来测量最小点燃能量的。
  由于可燃性气体或蒸气的点燃特性各不相同,它们被点燃所需的活化能不同,当它们被电火花点燃时,需要的电能量也不相同。例如,甲烷的最小点燃能量是0.28mJ,正丁烷是0.25mJ,氢气是0.019mJ。
  根据以上放电能量分析,检测电缆故障时,电容器放电时的电场能在电缆故障点进行瞬间释放,在故障点与间隙之间击穿,产生火花放电时的能量远远大于易燃气体的最小点燃能量。如果故障发生在积有易燃、易爆气体的场所或区域,检测中放电瞬间满足可燃物爆炸的条件,将极易发生火灾、爆炸事故,如果故障发生在存在易燃易爆气体的地沟、窨井等相对封闭的受限空间内时,将极易发生类似中石化青岛“11.22”的重大爆炸事故,将会造成人员伤亡和国家财产重大损失。
  5、建议防范措施
  5.1检测前应采取的防范措施
  (1)在石化企业进行电缆故障检测时,属地单位应根据故障电缆敷设路径图纸,确认需检测故障电缆路径无可燃或闪爆物的危险后,签发作业许可。
  (2)确在危险区域,对于低阻和开路故障能采取低压脉冲法检测时,应根据脉冲波形和准确路径进行故障定位。对于高阻故障,只能采用高压闪络法检测时,对于地下受限空间电缆,如属地单位不能确认故障电缆经过的受限空间是否存在可燃或闪爆物的危险,建议打开释放危险介质,经分析合格后,才能进行放电、定位操作;对于故障电缆采用桥架等地上方式敷设时,经过I、II类区域时,沿电缆路径外观不能明显发现故障点的话,应根据属地单位确认的故障电缆经过路径是否存在可燃或闪爆物危险后,决定是否进行放电、定位操作。
  5.2电缆设计和施工应符合相关标准规范。在隧道、沟、浅槽、竖井、夹层等封闭式电缆通道中,不得布置热力管道,严禁有易燃气体或易燃液体的管道穿越。电缆沟敷设应符合:
  (1)在化学腐蚀液体或高温熔化金属溢流的场所,或在载重车辆频繁经过的地段,不得采用电缆沟。(2)经常有工业水溢流、可燃粉尘弥漫的厂房内,不宜采用电缆沟。(3)在厂区、建筑物内地下电缆数量较多但不需要采用隧道,城镇人行道开挖不便且电缆需分期敷设,同时不属于上述情况时,宜采用电缆沟。(4)有防爆、防火要求的明敷电缆,应采用埋砂敷设的电缆沟。

  企业易燃易爆区内电缆故障检测过程中,存在着很大安全风险,检测前除应确认好是否符合故障点放电要求外,在前期电缆设计和施工中,易燃易爆区电缆也应该满足相关规范标准的要求,这样在检测中就能很好应对和防范风险,从而保障企业员工生命和国家财产安全,保障企业生产安全平稳运行。

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