電纜故障測試方法和技巧

      隨著城市的發(fā)展擴大，城市電網(wǎng)的改造，電力電纜獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。但另一方面，由于電纜處在地下，出現(xiàn)故障很難發(fā)現(xiàn)其故障點位置所在，這對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行以及供電可靠性都帶來很大的困難。對此，筆者首先分析了電力電纜故障常見原因，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步總結(jié)出電力電纜常用故障檢測方法。

  1.電力電纜故障產(chǎn)生的原因

  (1)絕緣層老化變質(zhì)：絕緣電纜長期在風(fēng)吹日曬，在電的的作用下發(fā)生了老化，還要受到伴隨電作用而來的化學(xué)、熱和機械作用，從而使介質(zhì)發(fā)生物理化學(xué)變化，使介質(zhì)的絕緣性能下降。

  (2)過熱：電纜絕緣內(nèi)部氣隙游離造成局部過熱，使絕緣炭化。另外，電纜過負(fù)荷產(chǎn)生過熱，安裝于電纜密集地區(qū)、電纜溝及電纜隧道等通風(fēng)不良處的電纜，穿于干燥管中的電纜及電纜與熱力管道接近的部分等，都會因本身過熱而使絕緣加速損壞。

  (3)機械損傷：如挖掘等外力造成的損傷。

  (4)護(hù)層的腐蝕：因受土壤內(nèi)酸堿和雜散電流的影響，埋地電纜的鉛或鋁包將遭到腐蝕而損壞。

  (5)絕緣受潮：中間接頭或終端頭在結(jié)構(gòu)上不密封或安裝質(zhì)量不好而造成絕緣受潮。

  (6)過電壓：過電壓主要指大氣過電壓和內(nèi)過電壓，許多戶外終端接頭的故障是由大氣過電壓引起的，電纜本身的缺陷也會導(dǎo)致在大氣過電壓的情況下發(fā)生故障。

  (7)材料缺陷：電纜制造的問題，電纜附件制造上的缺陷和對絕緣材料的維護(hù)管理不善等都可能使電纜發(fā)生故障。

  2.電力電纜故障性質(zhì)類別的快速判別

  2.1電力電纜的故障分類

  電纜故障若按故障發(fā)生的直接原因可以分為兩大類：一類為試驗擊穿故障;另一類為在運行中發(fā)生的故障。若按故障性質(zhì)來分，又可分為開路、低阻、高阻故障等。

  開路故障：指電纜的甲端與乙端一相或者三相*斷開。低阻故障：若電纜相間或相對地絕緣電阻在100kΩ以下的故障稱為低阻故障。高阻故障：若電纜相間或相對地故障電阻較大，以致不能采用電橋或低壓脈沖法進(jìn)行粗測的故障，通稱為高阻故障。它包括泄漏性高阻故障和閃絡(luò)性高阻故障。

  在試驗過程中發(fā)生擊穿的故障，其性質(zhì)比較單純，一般為一相接地，很少有三相同時在試驗中接地或短路的情況，更不可能發(fā)生斷線故障。其另一個特點是故障電阻均比較高。運行電纜故障的性質(zhì)比試驗擊穿故障的性質(zhì)復(fù)雜，除發(fā)生接地或短路故障外，還有斷線故障，因此在測尋時，還應(yīng)作電纜導(dǎo)體連續(xù)性的檢查，以確定是否發(fā)生斷線故障。

  2.2快速判斷故障性質(zhì)類別

  電力電纜一旦發(fā)生故障，在故障測尋工作開始之前，準(zhǔn)確地確定電纜故障的性質(zhì)具有非常重要的意義。

  接到電纜故障事故通知后，首先要仔細(xì)詢問變電站和電力調(diào)度值班人員故障現(xiàn)象，如事先有無接地信號，跳閘保護(hù)是過流繼電器動作還是速斷繼電器動作，斷路器如是多油或少油形式的，應(yīng)詢問或觀察斷路器絕緣油的顏色，電纜敷設(shè)方式是直埋、架空還是隧道敷設(shè)，有無電纜接頭，系統(tǒng)內(nèi)部有無其他電氣事故發(fā)生等。一般情況下，電纜故障以單相接地故障為多(在中性點不接地系統(tǒng)中)，該情況應(yīng)首先檢查電纜戶內(nèi)頭和中間接頭。如果是事故跳閘，交聯(lián)聚乙烯電纜應(yīng)首先懷疑是外力破壞，因為從該種電纜結(jié)構(gòu)上可以看出，每一相芯線上，都包覆著一層金屬銅屏蔽，理論上不會造成兩相或三相芯線之間直接短路。觀察斷路器絕緣油的顏色，如果很深，可根據(jù)經(jīng)驗判定，短路故障點距離出線柜較近，反之，應(yīng)該較遠(yuǎn)。因為距離越近，放炮爆炸釋放傳輸?shù)哪芰繐p耗越小，這可以通過絕緣油的顏色來判斷。當(dāng)然，發(fā)生故障后，首先應(yīng)測試電纜的絕緣數(shù)值，然后將測試的數(shù)據(jù)再結(jié)合上述經(jīng)驗進(jìn)行分析，往往會收到很好的效果。

  3.電力電纜故障測試儀原理

  電力電纜故障測距在原理上可分為兩大類：行波法和阻抗法。

  3.1行波法

  行波故障測距是根據(jù)電壓和電流行波在線路上有固定的傳播速度電力電纜中波速為150m/s～220m/s)這一特點，提出了行波故障測距方法。行波法測距利用行波在測量點到故障點之間往返一次的時間，經(jīng)過簡單運算即可得到距離。行波信號的獲取和識別第一類是利用電壓行波信號的方法，第二類是采用電流行波信號的測距方法。目前國內(nèi)基本上只采用電流行波進(jìn)行故障測距，其原因在于，電壓行波信號不易獲取，當(dāng)母線上出線較多時電壓信號比較弱，而電流信號卻很強，電流行波信號比較容易獲取。在工程應(yīng)用上，與以上兩類方法相對應(yīng)的方法有低壓脈沖反射法、脈沖電壓法和脈沖電流法等

  3.2阻抗法

  較經(jīng)典的阻抗法是直流電橋法以及近年來研究得較多的利用電纜故障時工頻(相量)電壓電流關(guān)系來推導(dǎo)出故障定位方程的方法。電橋法的優(yōu)點是簡單、方便，其缺點是只能用于低阻故障測距，而不能用于高阻故障和閃絡(luò)性故障，但是，據(jù)統(tǒng)計，電力電纜有60%以上的故障是高阻故障，在預(yù)防性試驗中被擊穿的故障有90%以上是高阻故障。電橋法在現(xiàn)場已很少使用。