电力电缆故障原因及常用的检验方法超全讲解.docx

电力电缆故障原因及常见检测方法（超全讲解） 盲目标进行电缆故障查找工作往往费时费力而且无法正确进行故障定点判定，这不是因为电缆故障种类复杂造成，而是因为电缆周围环境所造成。1、 电力电缆基础理论我们现在采取电缆故障查找方法离不开：故障诊疗、粗测定点和正确定点三个步骤。不过往往在实际测试中能够确定故障类型，做到粗测定点，不过却无法真正正确定点进行开挖。这种原因形成是因为客观存在我们听得到原因（公路或施工处振动噪声过大等原因）和看不到原因（电缆走向、电缆埋设深度过深、故障点在积水中、电缆施工时余留不规范等原因）所造成。 所以在电缆故障查找前经过电缆施工、运行管理人员明确电缆长度、电缆走向、周围特殊情况、中间头位置、周围是否存在施工等要因是电缆故障查找前不可或缺准备工作。2、 电缆故障原因及测量仪器了解电缆故障原因，对于降低电缆损坏，快速地判定出故障点是十分关键。注：（HZ-TC电缆故障测试仪）电缆故障测试仪是我企业依据用户要求，从现场使用考虑，精心设计和制造全新一代便携式电缆故障测试仪器。它秉承我们一贯高科技、高精度、高质量宗旨，将电缆测试水平提升到一个新境界。电缆故障测试仪（闪测仪）可用于检测多种电缆低阻、高阻、短路、开路、泄漏性故障和闪络性故障，可正确检测地下电缆故障点位置、电缆长度和电缆埋设路径。含有测试正确、智能化程度高、适应面广、性能稳定和轻巧便携等特点。仪器采取汉字系统，高清楚度显示，界面友好。电缆寻迹及故障定点是由路径仪、定点仪、T型探头、A字架、听筒等组成。本仪器是电缆故障定位测试专用仪表，适用测试对象为含有金属导体（线对、护层、屏蔽层）多种电缆。其关键功效为对地绝缘不良点定位测试，线缆路径探测和线缆埋深测试。注：（HZ-TCD全智能数次脉冲电缆故障测试仪）全智能数次脉冲电缆故障测试仪是我企业为了迎合电力工业电力时代到来，在集成了电缆故障测试行业很多精品方案，以IT时代快速发展为契机,将单片机及笔记本式电缆故障测试仪根本摒弃，在嵌入式计算机平台基础上打造出适合电缆故障测试行业本身特点网络化电缆故障测试服务平台，而且系统化得集成了USB通信技术,触摸屏技术，3G通信技术，极大提升了仪器使用功效和利用价值和便捷现场环境操作。考虑到现在地埋电缆日益增多；整套系统满足中国电力行业标准DL/T849.1 DL/T849.3-电力设备专用测试仪器通用技术条件，该系统测试由系统主机、数次脉冲产生器、故障定位仪和电缆路径仪四部分组成，用于电力电缆各类故障测试，电缆路径、电缆埋设深度寻测和铁路机场信号控制电缆和路灯电缆故障正确测试。电缆故障原因大致可归纳为以下几类：2.1、机械损伤机械损伤引发电缆故障占电缆事故很大百分比。有些机械损伤很轻微，当初并没有造成故障，但在多个月甚至几年后损伤部位才发展成故障。造成电缆机械损伤关键有以下多个原因：（1）、安装时损伤：在安装时不小心碰伤电缆，机械牵引力过大而拉伤电缆，或电缆过分弯曲而损伤电缆；（2）、直接收外力损坏：在安装后电缆路径上或电缆周围进行城建施工，使电缆受到直接外力损伤；（3）、行驶车辆震动或冲击性负荷会造成地下电缆铅(铝)包裂损；（4）、因自然现象造成损伤：如中间接头或终端头内绝缘胶膨胀而胀裂外壳或电缆护套；因电缆自然行程使装在管口或支架上电缆外皮擦伤；因土地沉降引发过大拉力，拉断中间接头或导体。2. 2、绝缘受潮绝缘受潮后引发故障。造成电缆受潮关键原因有：（1）、因接头盒或终端盒结构不密封或安装不良而造成进水；（2）、电缆制造不良，金属护套有小孔或裂缝；（3）、金属护套因被外物刺伤或腐蚀穿孔；2. 3、绝缘老化变质电缆绝缘介质内部气隙在电场作用下产生游离使绝缘下降。当绝缘介质电离时，气隙中产生臭氧、硝酸等化学生成物，腐蚀绝缘；绝缘中水分使绝缘纤维产生水解，造成绝缘下降。过热也会引发绝缘老化变质。电缆内部气隙产生电游离造成局部过热，使绝缘碳化。电缆过负荷是电缆过热很关键原因。安装于电缆密集地域、电缆沟及电缆隧道等通风不良处电缆、穿在干燥管中电缆和电缆和热力管道靠近部分等全部会因本身过热而使绝缘加速损坏。2.4、过电压大气和内部过电压作用，使电缆绝缘击穿，形成故障，击穿点通常是存在缺点。 2.5、设计和制作工艺不良中间接头和终端头防水、电场分布设计不周密，材料选择不妥，工艺不良、不按规程要求制作会造成电缆头故障。2.6、材料缺点 材料缺点关键表现在三个方面。一是电缆制造问题，铅（铝）护层留下缺点；在包缠绝缘过程中，纸绝缘上出现褶皱、裂损、破口和重合间隙等缺点；二是电缆附件制造上缺点，如铸铁件有砂眼，瓷件机械强度不够，其它零件不符合规格或组装时不密封等；三是对绝缘材料维护管理不善，造成电缆绝缘受潮、脏污和老化。2.7、护层腐蚀因为地下酸碱腐蚀、杂散电流影响，使电缆铅包外皮受腐蚀出现麻点、开裂或穿孔，造成故障。2.8、电缆绝缘物流失油浸纸绝缘电缆敷设时地沟凸凹不平，或处于电杆上户外头，因为起伏、高低落差悬殊，高处绝缘油流向低处。而使高处电缆绝缘性能下降，造成故障发生。在分析电缆故障发生原因和寻求故障点时，极为关键是：要尤其注意了解高压电缆敷设、故障及修复情况。要注意做好电缆安装敷设及故障修复过程中统计工作。统计应关键包含以下内容：（1）、线路名称及起止地点。（2）、故障发生时间。（3）、故障发生地点及排除经过。（4）、电缆规范：如电压等级、型式、导体截面、绝缘方法，制造厂名及购置日期等。（5）、装置统计：如安装日期及气候，各个对接头、三通接头设计型式、绝缘种类、热处理温度及正确位置。（6）、电缆埋设情况：如电缆弯曲半径大小，路径走向，有没有反常敷设深度或有尤其保护方法，如钢板、穿管和排管等；电缆敷设中技工和技术人员姓名（这也常常是提供关键线索起源之一）。（7）、电缆周围环境情况：如临近故障处地面情况，有没有新挖土、打桩或埋管等工程，泥土中有没有酸或碱成份，是否夹有小石块，周围地域有没有化学工厂等。（8）、运行情况：如电缆线路负荷及温度等。（9）、校验情况：包含试验电压、时间、泄漏电流及绝缘电阻数值、历史统计。因为制造缺点而造成电缆故障是不多，分析了解可能造成电缆故障原因，对寻求电缆故障点是很有帮助。比如，经过测距知道了电缆故障距离，而在对应位置上，发觉近期进行过城建施工，就能够怀疑为在施工过程中损伤了被测电缆而引发了故障，往往不需要费很大功夫，就能很快地对故障进行定点。3、 电缆故障性质和分类电缆故障从型式上可分为串联和并联故障。串联故障指电缆一个或多个导体（包含铅、铝外皮）断开；通常在电缆最少一个导体断路之前，串联故障是不轻易发觉。并联故障是导体对外皮或导体之间绝缘下降，不能承受正常运行电压。实际故障型式组合是很多，图1给出了可能性较大多个故障形式。比如：图1.c所表示，导体断路往往是电缆故障电流过大而烧断，这种故障通常伴有并联接地或相间绝缘下降情况。实际发生故障绝大部分是单相对地绝缘下降故障。图1 多个电缆故障形式电缆故障点可用图2所表示电路来等效。Rf代表绝缘电阻，G是击穿电压为Vg击穿间隙，Cf代表局部分布电容，上述三个数值随不一样故障情况改变很大，而且相互之间并没有肯定联络。图2 电缆故障等效电路间隙击穿电压Vg大小取决于放电通道距离，电阻Rf大小取决于电缆介质碳化程度，而电容Cf大小取决于故障点受潮程度，数值很小，通常能够忽略。依据故障电阻和击穿间隙情况，电缆故障可分为开路、低阻、高阻和闪络性故障，如表1所表示。表1电缆故障性质分类 说明：表中Z0为电缆波阻抗值，电力电缆波阻抗通常在10-40之间。以上分类目标也是为了选择测试方法方便，依据现在流行故障测距技术，开路和低阻故障可用低压脉冲反射法，高阻故障要用冲击闪络法测试，而闪络性故障可用直流闪络法测试。现场人员有把Rf100K故障称为低阻故障习惯，关键是因为传统电桥法能够测量这类故障。智能型电缆故障闪测仪，Rf1K以下故障，也就是用万用表能够直接测量出来绝缘电阻故障，才能够称为低阻故障。高压摇表测试电阻为零，可能还是高阻故障。 据统计，高阻及闪络性故障约占整个电缆故障总数90%以上。现场是经过试验方法区分高阻和闪络性故障。 图3给出了电缆耐压试验等效电路，其中Rs为试验设备内阻，E为设备所能提供直流电压值，电阻Rf和临界击穿电压为Vg间隙并联代表故障点。图3 电缆耐压试验等效电路由图3可知，在对电缆进行高压绝缘试验时，电缆故障点所能取得电压为：对闪络性故障来说Rf较大，故障间隙两端电压能够增加至很高，当试验电压升至某一值时，故障点击穿放电，电流忽然升高，电压忽然下降。预防性试验中发生故障多属闪络性故障。高阻故障故障点电阻Rf较小（但大于10Z0，电缆特征阻抗10倍），造成故障点两端所加电压不能升至高于故障点击穿电压，也就不能使故障点击穿。所以，能够从在对电缆进行高压绝缘试验时有没有故障点击穿现象判定电缆存在高阻还是闪络性故障。显然，高阻和闪络性故障区分不是绝正确，它和高压试验设备容量或试验设备内阻等原因相关。实际上还存在一个封闭性故障，它多发生于电缆接头或终端头内，尤其是多发生在浸油电缆头内。发生这类故障时，有时在某一试验电压下绝缘击穿，待绝缘恢复，击穿现象便完全消失，这类故障称为封闭性故障，因故障不能再现，寻求起来就比较困难。4、 电缆故障探测步骤电缆故障探测通常要经过诊疗、测距、定点三个步骤。4. 1. 电缆故障性质诊疗电缆故障性质诊疗，即确定故障类型和严重程度，方便于测试人员对症下药，选择合适电缆故障测距和定点方法。4.2. 电缆故障测距 电缆故障测距，又叫粗测，在电缆一端使用仪器确定故障距离，测试现场常见故障测距方法有：古典电桥法（高压电桥、低压电桥）和现代行波法（脉冲法：低压脉冲法，高压脉冲法）。4.3. 电缆故障定点电缆故障定点，又叫精测，即根据故障测距结果，依据电缆路径走向，找出故障点大致方位来，在一个很小范围内，利用放电声测法或其它方法确定故障点正确位置。通常来说，成功电缆故障探测全部要经过以上三个步骤，不然欲速则不达。比如不进行故障测距而利用放电声测法直接定点，沿着很长电缆路径（可能有数公里长），探测故障点放电声是相当困难。假如已知电缆故障距离，确定出一个大致方位来，在很小一个范围内（10米左右）往返移动定点仪器探测电缆故障点放电声，就轻易多了。5、电缆故障性质诊疗所谓诊疗电缆故障性质，就是指确定：故障电阻是高阻还是低阻；是闪络还是封闭性故障；是接地、短路、断线，还是它们混合；是单相、两相，还是三相故障。能够依据故障发生时出现现象，初步判定故障性质。比如，运行中电缆发生故障时，若只是给了接地信号，则有可能是单相接地故障。继电保护过流继电器动作，出现跳闸现象，则此时可能发生了电缆两相或三相短路或接地故障，或是发生了短路和接地混合故障。发生这些故障时，短路或接地电流烧断电缆将形成断线故障。但经过上述判定不能完全将故障性质确定下来，还必需测量绝缘电阻和进行“导通试验”。测量绝缘电阻时，使用兆欧表(1千伏以下电缆，用1000伏兆欧表；1千伏以上电缆，用2500伏兆欧表)来测量电缆线芯之间和线芯对地绝缘电阻；进行“导通试验”时，将电缆末端三相短接，用万用表在电缆首端测量芯线之间电阻。现将一故障电缆测量结果列于表2中，供参考。依据表2所列绝缘电阻之测量结果，能够分析出此故障是两相接地；依据“导通试验”结果，以确定三相电缆未发生断线。此故障点状态，图4所表示。表2 绝缘电阻测量和“导通试验”图4 电缆线路故障状态图因为兆欧表分辨率比较差，当指示为零时，不能认为故障电阻就是零欧姆，要用万用表测量故障电阻正确值，以确定故障是否是属于低阻。可经过耐压试验确定高阻和闪络性故障，搞清故障点击穿电压。6、 不一样电缆故障探测方法介绍长久以来，涌现出了很多测量方法和仪器，这些方法和仪器适适用于不一样故障情况，各有优缺点，这里就故障测距和定点仪器简单地做一下评价和比较。6. 1.故障测距（1）、电桥法电桥法是一个最为经典测试电缆故障测距方法。图5所表示:图5 电桥测距原理电桥法测试线路连接图5a所表示，将被测电缆终端故障相和非故障相短接，电桥两臂分别接故障相和非故障相，图5b给出了等效电路图。仔细调整R2数值，总能够使电桥平衡，即CD间电位差为0，无电流流过检流计，此时依据电桥平衡原理可得：R3/R4=R1/R2 （1.1）R1、R2为已知电阻，设：R1/R2=K，则R3/R4=K因为电缆直流电阻和长度成正比，设电缆导体电阻率为R0，L全长代表电缆全长， LX 、L0 分别为电缆故障点到测量端及末端距离，则R2可用（L全长+L0）R0替换，依据式（1.1）可推出： L全长+L0=KLX 而 L0=L全长-LX，所以 LX=2L全长/（K+1）电缆断路故障可用电容电桥测量，原理和上述电阻电桥类似。电桥法优点是简单、方便、正确度高，但它关键缺点是不适适用于高阻和闪络性故障，因为故障电阻很高情况下，电桥里电流很小，通常灵敏度仪表，极难探测，实际上电缆故障大部分属于高阻和闪络性故障。在用电桥法测量故障距离之前，需用高压设备将故障点烧穿，使其故障电阻值降到能够用电桥法进行测量范围，而故障点烧穿是件十分困难工作，往往要花费数小时，甚至几天时间，十分不方便，有时会出现故障点烧断，故障电阻反而升高现象，或是故障电阻烧得太低，呈永久短路，以至不能用放电声测法进行最终定点。电桥法另一缺点是需要知道电缆正确长度等原始技术资料，当一条电缆线路内是由导体材料或截面不同电缆组成时，还要进行换算，电桥法还不能测量三相短路或断路故障。现在现场上电桥法用越来越少了，不过部分测试人员，尤其是老测试人员，仍然习惯于使用该方法。尤其是对部分特殊故障没有显著低压脉冲反射，但又不轻易用高压击穿，如故障电阻不是太高话，使用电桥法往往能够处理问题。(2)、低压脉冲反射法低压脉冲反射法，又叫雷达法，是受二次世界大战雷达启发而发明，它经过观察故障点反射脉冲和发射脉冲时间差测距。低压脉冲反射法优点是简单、直观、不需要知道电缆正确长度等原始技术资料。依据脉冲反射波形还能够轻易地识别电缆接头和分支点位置。低压脉冲反射法缺点是仍不能适适用于测量高阻和闪络性故障。（3） 高压脉冲电压法高压脉冲法，又称闪测法，是六十年代发展起来一个高阻和闪络性故障测试方法。现在中国大多数企业生产、销售该原理电缆故障闪测仪。首先使电缆故障闪测仪，在直流高压或脉冲高压信号作用下击穿故障点，然后，经过观察放电电压脉冲在测试点和故障点之间往返一次时间测距。脉冲高压法一个关键优点是无须将高阻和闪络性故障烧穿，直接利用故障击穿产生瞬间脉冲信号，测试速度快，测量过程也得到简化，是电缆故障测试技术重大进步。高压脉冲电压法缺点以下：A.安全性差，仪器经过一电容电阻分压器分压测量电压脉冲信号，仪器和高压回路有电耦合，很轻易发生高压信号串入，造成仪器损坏。B.在利用闪测法测距时，高压电容对脉冲信号呈短路状态，需要串一电阻或电感以产生电压信号，增加了接线复杂性，且降低了电容放电时加在故障电缆上电压，使故障点不轻易击穿。C.在故障放电时，尤其是进行冲闪测试时，分压器耦合电压波形改变不尖锐，难以分辨。 （4）、高压脉冲电流法高压脉冲电流法是八十年代初发展起来一个测试方法，以安全、可靠、接线简单等优点显示了强大生命力。高压脉冲电流法和高压脉冲电压法区分在于：前者经过一线性电流耦合器测量电缆故障击穿时产生电流脉冲信号，成功地实现了仪器和高压回路电耦合，省去了电容和电缆之间串联电阻和电感，简化了接线，传感器耦合出脉冲电流波形亦比较轻易分辨。（5）、对测距方法和仪器选择提议现在，普遍采取脉冲测距法。低阻和断路故障采取低压脉冲反射法，它比电桥法简单直接；测量高阻和闪络性故障采取高压脉冲电流法；二者全部是经过脉冲信号在故障点和测量点之间往返一次时间测距，但前者是主动向电缆发射探测电压脉冲，后者是被动统计故障击穿产生瞬间脉冲电流信号；信号统计和处理显示可由同一个电路完成，故可方便地使仪器同时实现两个功效。6. 2. 故障定点电缆故障正确定点是故障探测关键。现在，比较常见方法是冲击放电声测法及关键用于低阻故障定点音频感应法。实际应用中，往往因电缆故障点环境困素复杂，如振动噪声过大、电缆埋设深度过深等，造成定点困难，成为快速找到故障点关键矛盾。 声磁同时检测法，提升了抗振动噪声干扰能力；经过检测接收到磁声信号时间差，能够估量故障点距离探头位置；比较在电缆两侧接收到脉冲磁场初始极性，亦能够在进行故障定点同时寻求电缆路径。