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高压电缆故障分析(图)(2)

北极星电力网技术频道    作者:唐洪良、孙磊   2012/5/16 10:14:28   

 关键词:  电缆故障 故障分析 测寻

三 高压电缆故障的种类与判断

3.1 高压电缆故障类型

无论是高压电缆或低压电缆,在施工安装、运行过程中经常因短路、过负荷运行、绝缘老化或外力作用等原因造成故障。我们可以按其故障点电缆绝缘损坏的程度进行分析。主要分为低电阻故障、高电阻故障、三相短路故障、断线故障和闪络性故障这几种类型。通常在故障测寻前500V~2500V摇表进行确定。

3.1.1 低阻故障:故障点绝缘阻值下降至该电缆的特性阻抗,甚至支路电阻值等于零,电缆就呈现低阻故障;

3.1.2 开路故障:电缆的绝缘电阻值为无限大或虽与正常电缆的绝缘电阻值相同,但电压却不能馈送到用电设备,电缆就呈现开路故障;

3.1.3 高阻故障:电力电缆运行中发生故障,故障点的直流电阻等于该断路的特征阻抗,电缆就会呈现高阻故障;

3.1.4 高阻泄漏:进行断路(开路)高压试验时,泄漏电流随试验电压的增高而增大,在试验电压升到额定值时,泄漏电流超过允许值,造成高阻泄漏;

3.1.5 闪络性故障:在进行断路(开路)试验时,试验电压升到某一数值,泄漏电流的测试仪表指示突然升高,表针呈闪络性摆动;而电压指示仪表指示值稍呈下降时,此现象消失,但电缆绝缘仍有极高的阻值。这异常现象表明电缆存在故障,电缆的绝缘某点有缺陷,而故障点没有造成电阻通路,只有放电间隙或闪络表面的故障。

3.2高压电缆故障的判断方法

确定电缆故障类型的方法是用兆欧表在线路一端测量各相的绝缘电阻。一般根据以下情况确定故障类型:

3.2.1 当摇测电缆一芯或几芯对地绝缘电阻,或芯与芯之间绝缘电阻低于100Ω时,为低电阻接地或短路故障。

3.2.2 当摇测电缆一芯或几芯对地绝缘电阻,或芯与芯之间绝缘电阻低于正常值很多,但高于100Ω时,为高电阻接地故障。

3.2.3 当摇测电缆一芯或几芯对地绝缘电阻较高或正常,应进行导体连续性试验,检查是否有断线,若有即为断线故障。

3.2.4 当摇测电缆有一芯或几芯导体不连续,且经电阻接地时,为断线并接地故障。

3.2.5 闪络性故障多发生于预防性耐压试验,发生部位大多在电缆终端和中间接头。闪络有时会连续多次发生,每次间隔几秒至几分钟。

四 高压电缆故障的测寻

根据以上分析,电缆发生故障的情况比较复杂。为了缩短检修的时间,不致影响正常的供电,必须采取快速有效的测寻方法,才能更快更准确地将故障点查找出来并进行抢修。故障类型确定后,查找故障点并不是一件容易的事情,下面介绍几种查找故障点的方法,供参考。

4.1电桥法

电桥法就是用双臂电桥测出电缆芯线的直流电阻值,再准确测量电缆实际长度,按照电缆长度与电阻的正比例关系,计算出故障点。该方法对于电缆芯线间直接短路或短路点接触电阻小于1Ω的故障,判断误差一般不大于3m,对于故障点接触电阻大于1Ω的故障,可采用加高电压烧穿的方法使电阻降至1Ω以下,再按此方法测量。

4.2脉冲法

脉冲法是应用脉冲波技术进行电缆故障测距的方法。其中又分为低压脉冲反射法、直流高压闪络测试法、冲击高压闪络测试法三种。

4.2.1 低压脉冲法工作原理为,在测试端注入一低压脉冲波,脉冲波沿电缆传播到故障点产生反射再回送到测试仪器,一起记录了发射波脉冲波与反射脉冲波的时间间隔Δt,已知脉冲波在电缆中传播速度V,即可计算出故障点距离。

V-电波在电缆中的传播速度

t-发射脉冲与反射回波间的时间差

波速度V与电缆绝缘介质的相对介电常数的开方成反比。与电缆的芯线材料和截面积无关。即是说,同一种和同一根电缆上,其波速度是不变的。

经测量知:油纸电缆约 v=160米/微秒

交联聚乙烯电缆约 v=170米/微秒

塑料电缆约 v=184米/微秒

橡套电缆约 v=100米/微秒

低压脉冲测试标准波形

4.2.2 直流高压闪络法使用于闪络性故障,即故障点没有形成电阻通道(或电阻值极高)但电压升高到一定值时就会产生闪络现象。

工作原理:给故障电缆加直流负高压,当电压升高到一定值时,故障点产生闪络,闪测仪即显示出测量端的波形,如图4.2.2所示。故障距离为波形的起始点T0到下降处拐点T1的实际时间间隔所对应的距离。

(a)探测故障 (b)波形

图4.2.2 直流高压闪络法探测故障及测量端的波形

在实际中,电缆的闪络性故障是极普遍的,凡是预试击穿的电缆几乎都有闪络过程,运行击穿的电缆故障,约半数也有闪络过程。在对故障电缆进行直接加压时,电缆闪络过程长短不一,有些故障只闪络几次就形成稳定的通道,不再闪络,故在发现电缆有闪络过程,应抓紧时机,珍惜这样的现象进行测试。由于直闪法比冲闪法波形好精度高,故尽可能使用直闪法测量。

4.2.3 冲击高压闪络法分为电阻和电感冲闪两种。对于前者,因电阻在线路中的分压作用,使得实际加到故障电缆上的电压偏低,故对放电不利,特别是对于那些有较高阻值的故障更难以放电,因此存在一定的局限性,通常采用后者。电感冲闪法的优点在于几乎能适应任何类型的故障。大量事实证明,电感冲闪法是对付那些被人们用别的方法测不出来,而被称之为最顽固的故障的最强有力手段,所以把电感冲闪法作为最主要的测试方法。冲击直流高压电感测量法(简称冲闪法)的测量线路如图 3(a)所示。当电源接通后,首先由直流高压给贮能电容C充电,当电容上的电压高到一定幅值时,球隙Q被击穿放电,在t0时刻瞬间负高压加到电缆故障相,并传向故障点,继而故障点闪络放电。故障点放电时的短路电弧使沿电缆送去的电压波反射回去,从而在测量端和故障点之间产生如图4.2.3(b)所示的波形,图中尖脉冲是由于电感L的微分作用所致。这一波形通过R1、R2电阻分压后加到仪器上。

(a)冲闪法测量故障 (b)冲闪法测量波形

图4.2.3 冲闪法测量故障及波形

冲闪法主要用于测量泄漏性高阻故障,也可测量闪络性高阻故障。应当指出,当判断出故障点的粗略范围后,还需设法精确定点,目前采用的方法主要是声测定点法。

4.3故障点烧穿法

应用于高阻故障,设备通过输出直流负高压,对高阻故障点进行处理,使故障点产生电弧放电并碳化绝缘介质,因碳化连接点是低电阻的,使高阻故障变成低阻故障,再应用低压脉冲反射法就可测出。。采用故障点烧穿法的缺点是烧穿时间长,耗人力,容易形成金属性短路,为探定故障点造成困难。故障点电阻恢复,还得进行第二次烧穿,所以一般不采用这种方法。

所以目前最为流行测试方法是闪测法,它包括冲闪和直闪,最常用的是冲闪法。冲闪测试精度较高,操作简单,对人的身体安全可靠。其设备主要由两部分组成,即高压发生装置和电流脉冲仪。高压发生装置是用来产生直流高压或冲击高压,施加于故障电缆上,迫使故障点放电而产生反射信号。电流脉冲仪是用来拾取反射信号测量故障距离或直接用低压脉冲测量开路、短路或低阻故障。

4.3.1 当故障点电阻等于无穷大时,用低压脉冲法测量容易找到断路故障,一般来说,纯粹性断路故障不常见到,通常断路故障为相对地或相间高阻故障或者相对地或相间低阻故障并存。

4.3.2 当故障点电阻等于零时,用低压脉冲法测量短路故障容易找到,但实际工作中遇到这种故障很少。

4.3.3 当故障点电阻大于零小于100Ω时,用低压脉冲法测量容易找到低阻故障。

4.3.4 闪络故障可用直闪法测量,这种故障一般存在于接头内部,故障点电阻大于100Ω,但数值变化较大,每次测量不确定。

4.3.5 高阻故障可用冲闪法测量,故障点电阻大于100Ω且数值确定。一般当测试电流大于15mA,测试波形具有重复性以及可以相重叠,同时一个波形有一个发射、三个反射且脉冲幅度逐渐减弱时,所测的距离为故障点到电缆测试端的距离;否则为故障点到电缆测试对端的距离。

4.4 电缆故障点的精确定点

一般是在闪测仪粗测后,已确定大概的距离,并且电缆路径已探测完毕的基础上进行的.一方面在电缆上加冲击高压使其闪络放电,另一方面用定点仪的探头在概略估计的故障位置上沿电缆路径测听.在听到故障点放电后还要沿电缆路径寻测最大发声处.只要照到最响点,一般就是故障点.其接线如图4.3

冲击放电声测法接线原理图4.3

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