1.电缆故障种类
电力电缆故障探测是多年来困扰供电部门正常供电的主要问题之一,其主要问题在于地埋电缆深埋地下,看不见,摸不着,更加困难,查找一次电缆故障往往需要几天或十几天的的时间,并且会造成难以估量的停电损失,特别是在城镇地区,受地面影响使电缆故障的查找靠大面积的开挖已不现实。
电缆故障分为接地,短路,断线三类,其故障种类主要有以下几个方面:
①、三芯电缆一芯或两芯接地。
②、二相芯线间短路。
③、三相芯线完全短路。
④、一相芯线断线或多相断线。
对直接短路或断线故障用万用表可直接测量判断,对于非直接短路和接地故障,用兆欧表摇测对地绝缘电阻,根据其阻值判定故障类型。
2.电缆故障的形成
2.1施工破坏
地埋电缆故障的发生约为80%是由土建施工破坏引起,其中只有20%能直接造成输电保护装置保护动作,并能直观发现故障点,而80%故障不会引起保护动作,时间短的几天,长至几个月,甚至1~2年才会暴露出问题。
2.2中间电缆头制作工艺差
此类故障约占电缆故障的10%左右,现在电缆头联接多采用热缩材料,而烘烤不匀或烘烤过度,造成绝缘材料热缩不紧密或热熔过度,从而降低本身绝缘程度。
2.3电缆过载或偏相
电缆过负荷及偏相发热,引起电缆绝缘材料绝缘强度降低,也是造成电缆故障的一个原因。
2.4电缆老化
2.5电缆质量差
3.电缆故障类型
3.1高阻故障:指电缆的绝缘电阻大于电缆的特性阻抗,由于常规电缆的特性阻抗较低,一般在30~70Ω之间,故而我们可以认为故障阻抗大于100Ω时,为高阻故障。这一点与我们常规的称呼是不一样的。高阻故障的判定可以用数字万用表式或兆欧表来判定。用数字式万用表作为判定电缆故障更确切一些。
3.2接地故障 又称短路故障,指电缆的故障点的实际测量阻抗为0 或小于10Ω以下的电缆故障,而一般情况下,完全接地故障比较少见。
接地故障可直接使用数字万用表进行测量。
3.3开路故障 此类型故障多发生在电缆运行时,突然发生故障而造成电缆过流烧断、开路,测量时可能会出现短路或高阻故障现象。
判断的方法为:
3.3.1如果知道电缆的原始长度,在高阻情况下,用低压脉冲进行测量,测量出来的长度小于实际长度,可初步判断为电缆开路(正常情况下测量出来的为电缆的全长)。
3.3.2三相中如果有一相或两相的测量长度小于其它相测量长度,也可初步判断为电缆开路。
3.3.3如果在高压状态下,将电缆终端头短路,测量出来的波形为开路或高阻状态,也确定电缆开路。
3.4相间短路 此现象常见于低压电缆中,测量时表现为相间电阻为0或很小,可用万用表或兆欧表直接测出,用低压脉冲也可直接看到测量波形出现反向回波。
4.电缆故障的检测及定位
我单位一条地埋V22-1KV-3*120的电力电缆,在使用2年后,出现故障,进线开关跳闸,无法送电,现测得数据如下:
(1)绝缘电阻值(使用500V兆欧表)a相对地为0MΩ,a相b相之间为3MΩ,b相对地为0.3 MΩ,b相c相之间为78 MΩ,c相对地为78 MΩ,c相a相之间为78 MΩ。
(2)绝缘电阻值(使用FLK万用表)a相对地为181KΩ,b相对地为365 KΩ,c相对地为78 KΩ。根据测试的数据判断为:a、b两相为高阻接地故障。
故障点查找由于时间紧,现场又无有效的测量低压电缆故障的测试仪,我们考虑利用基本的直流双臂电桥法进行故障点的距离测量。
(1)继续降低阻值,对于a、b两相为高阻接地故障,较大限度降低接地电阻值,可大大提高测量的准确度。对于高压电缆利用高压脉冲法,效果很好。因低压电缆无法耐受高电压,在此情况下,我们想到利用直流发生器并联低压电容器充放电的方法(控制冲击电压小于2KV)进行直流冲击,即不伤害绝缘、又能降低阻值,经过2小时的冲击放电后,A相B相之间的直流阻值0.462Ω,此时再用以下方法进行测量.
测量电路如图1所示,首先测出芯线a与b之间的电阻R1,则R1=2Rx+R,其中Rx为a相或b相至故障点的一相电阻值,R为短接点的接触电阻。再就电缆的另一端测出a′与b′芯线间的直流电阻值R2,则R2=2R(L-X)+R,式中R(L-X)为a′相或b′相芯线至故障点的一相电阻值,测完R1与R2后,再按图3所示电路将b′与c′短接,测出b、c两相芯线间的直流电阻值,则该阻值的1/2为每相芯线的电阻值,用RL表示,RL=Rx+R(L-X),由此可得出故障点的接触电阻值:R=R1+R2-2RL,因此,故障点两侧芯线的电阻值可用下式表示:Rx=(R1-R)/2,R(L-X)=(R2-R)/2。Rx、R(L-X)、RL三个数值确定后,按比例公式即可求出故障点距电缆端头的距离X或(L-X):X=(RX/RL)L,(L-X)=(R(L-X)/RL)L,式中L为电缆的总长度。