電力電纜故障分析與診斷技術(shù)的研究

葛銘

摘要：在城市化進(jìn)程加快的今天，城市電網(wǎng)供電中的電力電纜越來(lái)越重要，尤其是某些城市中心的電力線路架空線路。與此同時(shí)，電纜數(shù)量的不斷增加和電纜運(yùn)行時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，使得故障頻發(fā)。基于此，文章首先對(duì)電纜故障原因進(jìn)行了詳細(xì)的分析，指出其主要原因是絕緣介質(zhì)老化、電纜過(guò)熱、機(jī)械損傷、過(guò)電壓、材料缺陷及護(hù)套腐蝕等問(wèn)題。電纜問(wèn)題診斷方法主要包括電纜故障點(diǎn)的確定過(guò)程、故障點(diǎn)的粗測(cè)、電纜敷設(shè)路徑的檢測(cè)和故障點(diǎn)的精確測(cè)量。

關(guān)鍵詞：電力電纜;故障分析;診斷技術(shù)

引言

安全可靠的生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)，是電力工業(yè)中最具影響力和影響力的關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)之一，具有極其重要的意義。近幾年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展取得了顯著成績(jī)，城市和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平顯著提高。這使得電力供應(yīng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，電纜數(shù)量不斷增加，工作時(shí)間不斷延長(zhǎng)。電力業(yè)的發(fā)展給社會(huì)生活帶來(lái)了極大的方便。與此同時(shí)，停電事件持續(xù)增多。對(duì)電力電纜故障如何進(jìn)行科學(xué)的分析與診斷，是電纜運(yùn)營(yíng)商必須認(rèn)真考慮的問(wèn)題。

1 電力電纜發(fā)生故障的故障類型分析

由于接地電阻小或電纜短路引起的電源電纜故障種類繁多。（1）一根或多根電纜相線接地，絕緣電阻低于正常電阻，并具有連續(xù)性，常見(jiàn)的類型有電阻接地或短路造成故障。（2）故障是由于電阻接地或短路而引起的，故障類型與第一種故障類似，但仍有區(qū)別，主要是接地或短路電阻有良好的芯線連接，比較常見(jiàn)的是包括單相接地、二相接地等;（3）開(kāi)路故障電纜的各相導(dǎo)體都符合相應(yīng)的絕緣電阻，但對(duì)導(dǎo)體進(jìn)行連續(xù)試驗(yàn)的結(jié)果卻存在一個(gè)或多個(gè)不連續(xù)導(dǎo)體，雖然未發(fā)生斷開(kāi)，但不能及時(shí)將電壓傳輸?shù)诫娎|端子，這樣就會(huì)造成故障，比較常見(jiàn)的是單相和兩相三相斷線。

2.電力電纜故障的診斷過(guò)程

2.1判定電纜故障性質(zhì)

為了正確診斷和排除電力電纜故障，首先要對(duì)其故障性質(zhì)作出準(zhǔn)確判斷。按照故障類型的不同，故障可以分為高、低阻斷故障、閃絡(luò)、閉合故障、接地故障、短路故障、開(kāi)路故障、綜合故障以及單相、兩相、三相故障。三相故障失效判定方法一般是先根據(jù)現(xiàn)象進(jìn)行簡(jiǎn)單判斷。單相接地故障有可能發(fā)生在單相接地故障時(shí)，若故障信號(hào)被提示。若采用過(guò)流保護(hù)動(dòng)作跳閘，則故障類型可減少為兩相、三相、接地或接地、短路組合故障。在電纜發(fā)生開(kāi)路或接地故障時(shí)，電纜芯會(huì)由于開(kāi)路或接地電流而燒毀，增加了一道開(kāi)路障礙物，造成原故障。對(duì)電纜故障進(jìn)行初步判斷后，應(yīng)測(cè)量電纜絕緣電阻，并同時(shí)進(jìn)行電纜連續(xù)性試驗(yàn)，以進(jìn)一步了解電纜故障的性質(zhì)。測(cè)量機(jī)的測(cè)試方法一般是采用兆歐表測(cè)量每根電纜的線芯之間以及線芯與地面之間的絕緣電阻，以確定是短路還是接地故障。若測(cè)試結(jié)果顯示絕緣電阻正常，就必須檢查導(dǎo)體的導(dǎo)通能力。經(jīng)實(shí)測(cè)與計(jì)算比較，若實(shí)測(cè)值偏高，則可判定電纜已斷線。若以上試驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)異常，則應(yīng)對(duì)運(yùn)行線路進(jìn)行嚴(yán)格壓縮試驗(yàn)，以確定是否有閃絡(luò)故障。

2.2故障點(diǎn)的粗測(cè)

對(duì)故障點(diǎn)的粗略測(cè)量應(yīng)先完成粗略工作再精確測(cè)量。雖然有多種方法檢測(cè)粗糙面上的故障點(diǎn)，但從理論上講，故障點(diǎn)檢測(cè)可分為電橋法和脈沖反射法。在實(shí)際工作上，方法的選擇應(yīng)該根據(jù)故障的性質(zhì)。對(duì)于測(cè)量單相、低阻、兩相短路、接地、三相短路故障的直流電橋方法。對(duì)于相對(duì)穩(wěn)定的高電阻接地故障，可以使用高壓直流電橋方法。在直流方面，存在著高電阻故障和放電現(xiàn)象;當(dāng)故障區(qū)域的電阻小于或等于100 kΩ時(shí)，低電壓脈沖反射會(huì)很容易發(fā)生。如無(wú)法采用脈沖反射法，一般可采用閃絡(luò)發(fā)射法代替測(cè)量。

2.3測(cè)尋式故障電纜敷設(shè)路徑

確定深埋電纜的埋設(shè)路徑和深度對(duì)于進(jìn)行精確測(cè)量所必需的。路徑定位是通過(guò)將電纜輸入 DC音頻信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，并為獲得反饋信號(hào)的電纜路徑提供了接收裝置。

2.4故障點(diǎn)的精測(cè)

準(zhǔn)確判斷故障點(diǎn)需要多種技術(shù)手段，通常包括聲學(xué)測(cè)量、感應(yīng)測(cè)量和地勢(shì)測(cè)量。對(duì)高阻故障，一般可采用聲學(xué)測(cè)量的方法達(dá)到定點(diǎn)。對(duì)于小電阻故障情況，聲學(xué)測(cè)量方法通常效果不佳，可以采用音頻反應(yīng)法進(jìn)行精確測(cè)量。

3.電力電纜故障的診斷技術(shù)

3.1聲音測(cè)量法

聲音測(cè)量法主要用于電纜故障的檢測(cè)與診斷。診斷電纜故障時(shí)通過(guò)放電時(shí)發(fā)出的聲音判斷出故障。聲音測(cè)量法比較適合的是高壓電纜絕緣閃絡(luò)的芯部放電。采用直流耐壓儀診斷電力線路故障。這樣，當(dāng)電容達(dá)到某一電壓值時(shí)，新電纜就會(huì)因電纜故障而放電。此時(shí)，放電會(huì)發(fā)出嘶嘶聲。通過(guò)聽(tīng)覺(jué)就能發(fā)現(xiàn)故障所在。如果是故障，首先要確定電纜的方向，然后在最大放電聲區(qū)中放電，找出故障所在。使用低音揚(yáng)聲器的主要方法是在電纜方向上緩慢移動(dòng)，仔細(xì)檢查最大放電聲區(qū)的位置。

3.2電橋檢測(cè)法

電橋檢測(cè)法主要是利用雙臂橋測(cè)量電纜流經(jīng)新線路的電流電阻，然后測(cè)量其長(zhǎng)度，嚴(yán)格地計(jì)算出故障點(diǎn)與電纜長(zhǎng)度的關(guān)系。線纜故障點(diǎn)計(jì)算，采用電橋檢測(cè)法診斷電纜故障需要從多個(gè)角度進(jìn)行分析，特別是對(duì)接觸故障的診斷，需要主要的是線纜芯線的短路接觸電阻在1歐姆以下。對(duì)于超過(guò)1歐姆的故障，需要采用高壓穿通技術(shù)將電阻降到標(biāo)準(zhǔn)值以下，再用電橋檢測(cè)方法進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明，采用電橋檢測(cè)法診斷電纜故障，可提高測(cè)量精度，減少接線數(shù)量。

3.3 電容電流檢測(cè)法

電纜運(yùn)行時(shí)，電流平均分布在線芯之間、線芯與地面之間，電容與線纜長(zhǎng)度成線性比例。電容電流值可通過(guò)電容電流檢測(cè)法確定，并可對(duì)斷線與完整線圈之間的電容比進(jìn)行分析比較，找出故障點(diǎn)?？傊诋?dāng)前的城市建設(shè)中，要重視電纜故障問(wèn)題，分析故障原因和故障類型，采取有效的診斷方法，進(jìn)行診斷和處理，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)和查找問(wèn)題，加以解決。保證電源線正常、穩(wěn)定地工作。

4結(jié)束語(yǔ)

對(duì)電力系統(tǒng)的故障進(jìn)行了分析，指出保證電力安全，加強(qiáng)電纜保護(hù)的重要性。通過(guò)對(duì)電力電纜故障原因的分析，將其進(jìn)行了分類，并探討了各種故障診斷方法。本文著重指出，為保證電纜的正常運(yùn)行，不僅要加強(qiáng)檢查和監(jiān)督，還要嚴(yán)格控制電纜的電流和溫度，而且要規(guī)范工藝，防止發(fā)生故障。

參考文獻(xiàn)

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上海市電力公司市區(qū)供電公司，200080