電力電纜故障種類及故障判斷與查找

電力電纜故障種類及故障判斷與查找
隨著電力、能源行業(yè)的發(fā)展，各種電纜越來(lái)越多地運(yùn)用到生活的各個(gè)域，而且般都埋入地下或入電纜溝敷設(shè)，當(dāng)電纜發(fā)生故障后，如何快速準(zhǔn)確的查找故障點(diǎn)，盡快恢復(fù)供電，是長(zhǎng)期困擾我們的難題。
三峽十年在這十年因參戰(zhàn)各大型水電程業(yè)電力建設(shè)施（青海李家峽電站、湖北三峽水電程、廣西梧州水利樞紐、云南小灣水電站建設(shè)等）多年的實(shí)際作經(jīng)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)壓電纜和低壓電纜的故障各有許多不同之處，壓電纜故障多以運(yùn)行故障為主，且大多數(shù)是阻故障，而阻故障又分泄露和閃絡(luò)兩大類型；而低壓電纜故障只有開(kāi)路、短路和斷路三種情況（當(dāng)然，壓電纜也包括這三種情況）。
 
無(wú)論是壓電纜或低壓電纜，在施安裝、運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常因短路、過(guò)負(fù)荷運(yùn)行、緣老化或外力作用等原因成故障。電纜故障可概括為接地、短路、斷線三類，其故障類型主要有以下幾方面：
①三芯電纜芯或兩芯接地。
②二相芯線間短路。
③三相芯線短路。
④相芯線斷線或多相斷線。
對(duì)于直接短路或斷線故障用用表可直接測(cè)量判斷，對(duì)于非直接短路和接地故障，用兆歐表?yè)u測(cè)芯線間緣電阻或芯線對(duì)地緣電阻，根據(jù)其阻值可判定故障類型。
故障類型確定后，查找故障點(diǎn)并不是件容易的事情，下面根據(jù)本人對(duì)電力電纜多年摸索的經(jīng)驗(yàn)，介紹幾種查找故障點(diǎn)的方法，以供參考。
2       電纜故障點(diǎn)的查找方法
(1)       測(cè)聲法：
所謂測(cè)聲法就是根據(jù)故障電纜放電的聲音行查找，該方法對(duì)于壓電纜芯線對(duì)緣層閃絡(luò)放電較為有效。此方法所用設(shè)備為直耐壓試驗(yàn)機(jī)。電路接線如圖1所示，其中SYB為壓試驗(yàn)變壓器，C為壓電容器，ZL為壓整硅堆，R為限電阻，Q為放電間隙，L為電纜芯線。
 
當(dāng)電容器C充電到定電壓值時(shí)，間隙對(duì)電纜故障芯線放電，在故障處電纜芯線對(duì)緣層放電產(chǎn)生“滋、滋”的火花放電聲，對(duì)于明敷設(shè)電纜憑聽(tīng)覺(jué)可直接查找，若為地埋電纜，則要確定并標(biāo)明電纜走向，再在雜噪聲音zui小的時(shí)候，借助耳聾助聽(tīng)器或用聽(tīng)診器等音頻放大設(shè)備行查找。查找時(shí)，將拾音器貼近地面，沿電纜走向慢慢移動(dòng)，當(dāng)聽(tīng)到“滋、滋 ”放電聲zui大時(shí)，該處即為故障點(diǎn)。使用該方法定要注意安，在試驗(yàn)設(shè)備端和電纜末端應(yīng)設(shè)人監(jiān)視。

(2)       電橋法：
電橋法就是用雙臂電橋測(cè)出電纜芯線的直電阻值，再準(zhǔn)確測(cè)量電纜實(shí)際長(zhǎng)度，按照電纜長(zhǎng)度與電阻的正比例關(guān)系，計(jì)算出故障點(diǎn)。該方法對(duì)于電纜芯線間直接短路或短路點(diǎn)接觸電阻小于1Ω的故障，判斷誤差般不大于3m，對(duì)于故障點(diǎn)接觸電阻大于1Ω的故障，可采用加電壓燒穿的方法使電阻降至1Ω以下，再按此方法測(cè)量。
 
 測(cè)出芯線a與b之間的電阻R1，則R1=2Rx+R，其中Rx為a相或b相至故障點(diǎn)的相電阻值，R為短接點(diǎn)的接觸電阻。再就電纜的另端測(cè)出a′與b′芯線間的直電阻值R2，則R2=2R(L-X)+R,式中R(L-X)為a′相或b′相芯線至故障點(diǎn)的相電阻值，測(cè)R1與R2后，再按圖3所示電路將b′與c′短接，測(cè)出b、c兩相芯線間的直電阻值，則該阻值的1/2為每相芯線的電阻值，用RL表示，RL=Rx+R(L-X)，由此可得出故障點(diǎn)的接觸電阻值：R=R1+R2-2RL，因此，故障點(diǎn)兩側(cè)芯線的電阻值可用下式表示：Rx=(R1-R)/2，R(L-X)=(R2-R)/2。Rx、R(L-X)、RL三個(gè)數(shù)值確定后，按比例公式即可求出故障點(diǎn)距電纜端頭的距離X或(L-X)：X=(RX/RL)L，(L-X)=(R(L-X)/RL)L，式中L為電纜的總長(zhǎng)度。
采用電橋法時(shí)應(yīng)保證測(cè)量度，電橋連接線要盡量短，線徑要足夠大，與電纜芯線連接要采用壓接或焊接，計(jì)算過(guò)程中小數(shù)位數(shù)要保留。
(3)       電容電測(cè)定法：
電纜在運(yùn)行中，芯線之間、芯線對(duì)地都存在電容，該電容是均勻分布的，電容量與電纜長(zhǎng)度呈線性比例關(guān)系，電容電測(cè)定法就是根據(jù)這原理行測(cè)定的，對(duì)于電纜芯線斷線故障的測(cè)定非常準(zhǔn)確。測(cè)量電路如圖4所示，使用設(shè)備為1～2kVA單相調(diào)壓器臺(tái)，0～30V、0.5交電壓表只，0～100mA、0.5交毫安表只。
 
測(cè)量步驟：

①在電纜端分別測(cè)出每相芯線的電容電(應(yīng)保持施加電壓相等)Ia、Ib、Ic的數(shù)值。
②在電纜的末端再測(cè)量每相芯線的電容電Ia′、Ib′、Ic′的數(shù)值，以核對(duì)好芯線與斷線芯線的電容之比，初步可判斷出斷線距離近似點(diǎn)。
③根據(jù)電容量計(jì)算公式C=1/2πfU可知，在電壓U、頻率f不變時(shí)C與I成正比。因?yàn)轭l電壓的f(頻率)不變，測(cè)量時(shí)只要保證施加電壓不變，電容電之比即為電容量之比。設(shè)電纜長(zhǎng)為L(zhǎng)，芯線斷線點(diǎn)距離為X，則Ia/ Ic=L/X，X=( Ic/ Ia)L。
測(cè)量過(guò)程中，只要保證電壓不變，電表讀數(shù)準(zhǔn)確，電纜總長(zhǎng)度測(cè)量，其測(cè)定誤差小。
(4)       零電位法：
零電位法也就是電位法，它適應(yīng)于長(zhǎng)度較短的電纜芯線對(duì)地故障，應(yīng)用此方法測(cè)量簡(jiǎn)便，不需要儀器和復(fù)雜計(jì)算，其接線如圖5所示，測(cè)量原理如下：將電纜故障芯線與等長(zhǎng)的導(dǎo)線并聯(lián)，在兩端加電壓E時(shí)，相當(dāng)于在兩個(gè)并聯(lián)的均勻電阻絲兩端接了電源，此時(shí)，條電阻絲上的何點(diǎn)和另?xiàng)l電阻絲上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的電位差然為零。反之，電位差為零的兩點(diǎn)然是對(duì)應(yīng)點(diǎn)。因?yàn)槲⒎淼呢?fù)接地，與電纜故障點(diǎn)等電位，所以，當(dāng)微伏表的正在導(dǎo)線上移動(dòng)至示值為零時(shí)的點(diǎn)與故障點(diǎn)等電位，即故障點(diǎn)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)。
 
 為單相閘刀開(kāi)關(guān)，E為6V蓄電池或4節(jié)1號(hào)干電池，G為直微伏表，測(cè)量步驟如下：
①在b和c相芯線上接上電池E，再在地面上敷設(shè)根與故障電纜長(zhǎng)度相等的導(dǎo)線S，該導(dǎo)線要用裸銅線或裸鋁線，其截面應(yīng)相等，不能有中間接頭。
②將微伏表的負(fù)接地，正接根較長(zhǎng)的軟導(dǎo)線，導(dǎo)線另端要求在敷設(shè)的導(dǎo)線上滑動(dòng)時(shí)能充分接觸。
③合上閘刀開(kāi)關(guān)K，將軟導(dǎo)線的端頭在導(dǎo)線上滑動(dòng)，當(dāng)微伏表示為零時(shí)的位置即為電纜故障點(diǎn)的位置。
其他幾種電力電纜故障判斷及查找方法：
1 故障的類型
電力電纜由于機(jī)械損傷、緣老化、施質(zhì)量低、過(guò)電壓、緣油失等都會(huì)發(fā)生故障。根據(jù)故障性質(zhì)可分為低電阻接地或短路故障、電阻接地或短路故障、斷線故障、斷線并接地故障和閃絡(luò)性故障。
2 故障的判斷方法
確定電纜故障類型的方法是用兆歐表在線路端測(cè)量各相的緣電阻。般根據(jù)以下情況確定故障類型：
(1)當(dāng)搖測(cè)電纜芯或幾芯對(duì)地緣電阻，或芯與芯之間緣電阻低于100Ω時(shí)，為低電阻接地或短路故障。
(2)當(dāng)搖測(cè)電纜芯或幾芯對(duì)地緣電阻，或芯與芯之間緣電阻低于正常值很多，但于100Ω時(shí)，為電阻接地故障。
(3)當(dāng)搖測(cè)電纜芯或幾芯對(duì)地緣電阻較或正常，應(yīng)行導(dǎo)體連續(xù)性試驗(yàn)，檢查是否有斷線，若有即為斷線故障。
(4)當(dāng)搖測(cè)電纜有芯或幾芯導(dǎo)體不連續(xù)，且經(jīng)電阻接地時(shí)，為斷線并接地故障。
(5)閃絡(luò)性故障多發(fā)生于預(yù)防性耐壓試驗(yàn)，發(fā)生位大多在電纜終端和中間接頭。