高压电力电缆故障的起因诊断和处理.pdf

《 自动化与仪器仪表 》2 0 l 2年第 3 期 ( 总第 1 6 1 期 ) 高压电力电缆故障的起因诊断和处理 吴 宜 文 ( 中国石油化 工股份有限公 司安庆分公 司 安庆 ， 2 4 6 0 0 0 ) 摘 要：主要针对 高压 电力电缆的常见故 障， 探讨 电力 电缆 故障诊断的～般方法和步骤 ， 并举 出实例提 出了 相关处理 意见 。 关键 词：电力 电缆；故 障类 型；故 障诊 断；故障处 理 Ab s t r a c t ： Ma i n l y a i me d a t theh i g hv o l t a g ep o we rc a b l e so ft h ec o mmo nf a u l t s ， t h i sp a p e rd i s c u s s e sthepo wer c a b l ef a ult d i a g n o s i s o f t h e g e n era l me t h o d s a n d s t e p s ， and g i v e n a e x a mp l e p u t s f o r wa r d r e l e v an t ~ e a t me n t S u g g e s ti o n s ． Ke ywo r d s ： E l e c t r i c c a b l e s ； F a u l t typ e ； F a u l t dia g n o s i s ； F a ult h a n d l i n g 中图分类号：T M 2 4 7 ‘ 文献标识码：B 文章编号：1 0 0 1 — 9 2 2 7( 2 0 1 2 ) 0 3 — 0 1 7 3 — 0 3 0 引 言 高压 电力 电缆 是 一个大 型企 业 电气专 业的核心设 备 之 一， 其特点是维护 的工作量较小 ， 稳 定性较高 。 但是 随 着运行年份的增加外部环境不确定 因素增加，随着检修中 操作的不规范等 原因将造成 电缆故障 。 如何快速准确的判 定故障 的性质和故障点位置， 及 时的排 除故障 ， 是 电力检 修人员必不可少的基本功， 也是确保工厂 的生产能够正常 运 转的必要条件 。 1 电力电缆故障发生的简要原 因与分类 1 ． 1 电缆故障发生的简要原 因 ( 1 ) 机械损伤 机 械损 伤类 比较 常见 ， 例 如直 接外力 损伤 、施工损 伤 、自然损伤等 。 ( 2)绝缘受潮 主要表现为绝缘 电阻降低，泄漏 电流增大 ， 导致绝缘 受潮 一般 原 因有 电缆中间头或终 端头密封工艺 不 良或密 封 失效、电缆 质量缺 陷、电缆护套被刺 穿或腐蚀 穿孔等 。 ( 3) 绝缘老化 电缆 绝缘 长期在 电和 热 的作用下运 行 ， 其物 理性 能 会发生变化， 从而导致其绝缘强度 降低或介损增大而最终 引起绝缘击穿或绝缘老化 ， 主要原因又有 电缆长期承受过 电压 、电缆 附近有较强热源 、敷设环境又能 引起 电缆起化 学 反应 的介质导致 等。 ( 4) 过 电压、 过热等 长期 承受过 电压以及在过热 环境 中绝缘 不断老化最 终 电缆击 穿损坏 。 ( 5) 电缆产品质 量缺陷 电缆 绝缘层 厚度不均 、 绝 缘层有 气孔等 质量缺 陷会 导致 电缆 运行一段 时间后绝缘击 穿等后 果 。 1 ． 2 故障类型 常见的 电缆故障有短路 ( 接地 ) 型、 断线型 、 闪络型 收稿 日期： 2 0 1 2 — 0 1 — 1 1 复合型等几种 。 御Ji l t ( ‘ ) 黼l l I榭． ： 栩l置 ■) ( 1 ) 短路 ( 接地) 型：电缆一相或多相导体对导体或地 之间的绝缘发生 贯穿性 故障。 根据短路 ( 接地 )电阻的大 小又有高 阻、 低阻和金属性短 路 ( 接地 ) 故 障之分 。 短路 ( 接地 ) 型故障所 指的高阻和低阻之间 ， 其短路 ( 接地 ) 电阻 的分界 并非固定不变 ， 它主要取决于测试 设 备的条件 ，如测试 电源 电压 的高低 、检流计 的灵敏度 等。 ( 2) 断线型：电缆一相或数相导体不连 续的故障。 ( 3)闪络 型：电缆绝缘在某一 电压下发生瞬时击 穿， 但击穿通道 随即封 闭， 绝缘 又迅速恢复 的故障 。 ( 4) 复合型：电缆故 障具有两种及 以上的故障特点 。 表1 电力电缆线路故障常见故障 故障性 质 故障特 点 常见 类型 低 阻 接 地 电缆 线 路 一 相 导 体 对 地 或 数 相 导 体 对 地 单 相 接 地 、二 相 短 路 或 短 路 故 或 数 相 导 体 之 间 的 绝 缘 电 阻 低 于 l O O k 接 地 、二 相 短 路 、三 障 0，而导体连 续性 良好 相短 路接地等 高阻接 地 单相 接地 、二相短 路 与 低 阻 接 地 或 短 路 故 障 相 类 似 ， 但 区 别 或 短 路 故 接 地 、二 相 短 路 、三 于接 地 电阻 或短路 电阻大 于 l O O k Q 障 相 短路接地 等 电缆 各相导 体的绝 缘电阻 符合规定 ，但 单相 断线 、二相断 断线故 障 导体 的连续性 试验 证明有一 相或数 线导 线 、三线断 线 体不连 续 低 电压时电缆 绝缘 良好 ，当电压升 高到 单相 c j-J 络 、二相闪 闪络故障 一定值 或在某 一较 高电压持 续一段 时间 络 、三相闪络 后，绝 缘发生 瞬时击 穿现象 复 合型故 接地 断线 、断 线闪 电缆线 路具有 两种及 以上的 故障特性 障 络、断线 短路 等 l 7 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 高压 电力电缆故障的起 因诊断和处理 吴宜文 2 电力电缆故障诊断的一般方法 ( 1 ) 测声法 所谓测声法就是根据故障 电缆放 电的声音进行查找， 该方法对 于高压 电缆芯线对绝缘层 闪络放 电较为有效。 此 方法所用设备为直流耐压试验机 。 电路接线如 图 1所示 ， 其中S Y B为高压试验变压器， C为高压 电容器， z L为高压整 流硅堆， R为限流电阻， Q为放电球间隙， L为电缆芯线 。 ●■井．蠢 图 1 当电容器C充电到一定电压值时， 球 间隙对电缆故障 芯线放 电， 在故障处 电缆芯线对绝缘层放 电产 生“ 滋 、 滋 ” 的火花放 电声 ， 对于 明敷设电缆凭 听觉可直接查找， 若为 地埋 电缆 ， 则 首先要确定并标明电缆走 向， 再在杂 噪声音 最 小的时候，借助耳聋助听器或医用听诊器等音频放大设 备进行查找 。 查找 时， 将 拾音 器贴近地面 ， 沿 电缆走 向慢 慢移动，当昕到 “ 滋、 滋 ” 放 电声最大时，该处即为故障点。 使用该方法一定要注意安全 ， 在试验设备端和 电缆末端应 设专人监视 。 ( 2 ) 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 1 Q的故障， 判断误差一般不大于 3 m ， 对于故障点接触 电阻大于 1 Q的故障， 可采用加高电压烧 穿的方法使 电阻降至 1 Q以下，再按此方法测量 。 图2 图 3 测量 电路如图2 所示， 首先测出芯线a与b之间的电阻 R 1 ， 则R 1 = 2 R x + R ， 其中R x 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 R 2 ， ~ I] R 2 = 2 R ( 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 R l 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 问的直流 电阻值 ， 则该阻值 的 1 ／ 2为每相芯线的电阻 值 ， 用 R L 表示， R L = R x + R ( L - X ) ， 由此可得出故障点的接触 电阻值； R = R 1 + R 2 — 2 R L ， 因此， 故障点两侧芯线的电阻值可 1 7 4 用下式表示R x =( R 1 一 R ) ／ 2 ， R( L - X ) =( R 2 一 R ) ／ 2 。 R x 、 R( L — X ) 、 R L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 ： ( R X ／ R L ) L ， ( L - X ) = ( R ( L - X ) ／ R L ) L ， 式 中L为电缆的总长度 。 采用 电桥法时应保证测量精度 ，电 桥连接 线要尽量短 ， 线径要足够大 ， 与 电缆芯线连接要采 用压接或焊接 ， 计算过程 中小数位 数要全部保 留。 ( 3 )电容电流测定法： 电缆在运行 中，芯线之 问、芯线对地都存在 电容，该 电容是均匀分布的 ， 电容量 与电缆长度 呈线性 比例关 系， 电容电流测定法就是根据这一原理进行测定 的， 对于 电缆 芯线断线故障的测定非常准确。 测量 电路如图 4所示 ， 使 用设备为 1 ~2 k V A 单相调压器一台， 0 ～3 O V 、 0 ． 5 级交流 电 压表一只， 0 ～1 0 O m A、 0 ． 5级交流毫安表一只 。 图 4 测量 步骤： ①首先在 电缆首端分别测 出每相芯线的电容电流 ( 应 保持施加 电压相等) I a 、 I b 、 I c 的数值。 ②在电缆的末端再测量每相芯线的电容 电流 I a 、 I b 、I c 的数值，以核对完好芯线与断线芯线 的电容之比， 初 步可判断 出断线距离近似 点。 ③根据电容量计算公式C = l ／ 2 f U 可知， 在电压U 、 频 率 f不变时C与 I 成正比。因为工频电压的f( 频率) 不变 ， 测 量 时只要保证施加 电压不变 ， 电容 电流之比即为 电容量之 比。 设电缆全长为L ， 芯线断线点距离为X ， 则 I a ／ I C = L ／ x ， X =( I c ／ I a ) L 。 、 测 量过程 中，只要保证 电压 不变 ，电流表读数准确 ， 电缆总长度测量精确 ， 其测定误差 比较小 。 ( 4 ) 零电位法 零 电位法 也就是 电位 比较法 ，它适 应于长度 较短 的 电缆芯线对地故障 ， 应用此方法测量简便精确 ，不需要精 密仪器和复杂计算 ， 其接线如 图5所示 ， 测量原理如下：将 电缆故障芯线与等长的比较导线并联 ， 在两端加 电压 E时， 相当于在 两个并联 的均匀 电阻丝两端接 了电源 ， 此时 ， 一 条 电阻丝上 的任 何一点和另一条 电阻丝上的对应 点之 间 的 电位差 必然为零 。 反之 ， 电位差为零的两点必然是对 应 点 。 因为微伏表 的负极接地， 与电缆故障点等 电位， 所以， 当微伏表 的正极在 比较导线上移 动至指示值为零 时的点 与故 障点等 电位 ， 即故障点的对应点 。 图中K 为单相闸刀开关， E为6 V 蓄电池或 4 节 1 号干 电 池 ， G为直流微伏表 ，测量步骤如下： ①先在b和c相芯线上接上电池E， 再在地面上敷设 根 与故障 电缆长度相等 的比较导线S， 该导线要用裸铜线 或裸铝线 ， 其 截面应相等 ，不能有中间接头 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m