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電力電纜故障的分析

[當(dāng)前欄目：電力電纜]????? [發(fā)布日期：2016-10-31]

　　隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，電力幾乎滲透到了社會(huì)生活的各個(gè)方面，電力輸送也成為關(guān)鍵性的問題。目前，按照電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)來(lái)分，電網(wǎng)可分為架空電網(wǎng)和電纜電網(wǎng)。雖然架空電網(wǎng)比較經(jīng)濟(jì)，而且容易發(fā)現(xiàn)故障便于維修，但它要占用較大的空間，又因其運(yùn)行情況受自然條件的影響較為明顯，安全性也受到一定的限制。從設(shè)計(jì)和運(yùn)行的角度綜合考慮，電力的輸送絕大部分都采用電纜電網(wǎng)的直埋式輸送方式。采用電力電纜直埋式輸送有許多優(yōu)點(diǎn)，諸如占用空間小，受自然條件的影響小，相對(duì)來(lái)講比較安全等。但是，這樣一來(lái)電力電纜故障的測(cè)試與處理就成了我們急需解決的問題。

　　電力電纜故障的測(cè)試技術(shù)已經(jīng)歷了一個(gè)很長(zhǎng)的時(shí)期。對(duì)于測(cè)試電力電纜的接地故障及斷路故障，可以有許多方法，如電阻電橋法、電容電橋法、燒穿法、高壓電橋法以及駐波法等。但是這些方法使用起來(lái)往往需要較長(zhǎng)的時(shí)間和更多的設(shè)備，一旦測(cè)量精確度不高，誤差就會(huì)較大。如果采用低壓脈沖法或高壓直流閃絡(luò)法，基本上就可以解決電力電纜的容易發(fā)生的常見故障，這兩種方法的共同特點(diǎn)都是大大縮短了電力電纜故障測(cè)試時(shí)間，并且測(cè)量精確度高。如果選用液晶數(shù)字顯示裝置，會(huì)使得測(cè)試操作更為簡(jiǎn)便準(zhǔn)確，能取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　1 電力電纜故障性質(zhì)的分析

　　電力電纜發(fā)生故障是由于故障點(diǎn)的絕緣損壞而引起的。一般故障的類型大體上可分為低阻（短路）故障和斷路故障，高阻泄漏故障和閃絡(luò)性故障兩大類。

　　1.1 低阻故障和開路故障

　?。?）凡是電力電纜故障點(diǎn)的絕緣電阻下降到該電力電纜的特性阻抗值，甚至直流電阻為零時(shí)的故障均稱為低阻故障或短路故障（注：這個(gè)定義是從采用脈沖反射法的角度，考慮到波阻抗不同對(duì)反射脈沖的極性變化的影響規(guī)定的，對(duì)于電橋法則不用此定義。這里給出了一個(gè)電力電纜特性阻抗的參考值：鋁芯240ｍｍ2截面積的電力電纜特性阻抗為10Ω）；

　?。?）凡是電力電纜的絕緣電阻為無(wú)窮大或絕緣電阻值雖與正常電力電纜的絕緣電阻值相同，但電壓卻不能饋至電力用戶端的故障均稱為開路（斷路）故障。

　　1.2 高阻故障

　　電力電纜故障點(diǎn)的直流電阻大于該電力電纜的特性阻抗的故障均稱為高阻故障。

　　1.2.1 高阻泄漏故障

　　在做電力電纜高壓絕緣試驗(yàn)時(shí)，泄漏電流隨著試驗(yàn)電壓的升高而增大，在試驗(yàn)電壓升高到額定電壓時(shí)（有時(shí)還升不到額定電壓值），泄漏電流就超過(guò)了允許值，就會(huì)發(fā)生故障。這種故障稱為高阻泄漏故障。

　　1.2.2 閃絡(luò)性故障

　　試驗(yàn)電壓升高到某個(gè)數(shù)值時(shí)，監(jiān)視泄漏電流的電流表的指示值突然升高，且表針呈閃絡(luò)性擺動(dòng)。當(dāng)試驗(yàn)電壓稍有下降時(shí)，此現(xiàn)象就消失，但電力電纜仍然有極高的絕緣電阻值。這表明電力電纜存在有故障，而這種電力電纜的故障點(diǎn)沒有形成電阻通路，只有放電間隙或閃絡(luò)表面的故障，便稱這種故障為閃絡(luò)性故障。

　　2 電力電纜故障發(fā)生的原因

　　電力電纜故障發(fā)生的原因是多方面的，常見的電力電纜故障發(fā)生的原因主要有以下幾種：

　　（1）機(jī)械損傷；

　?。?）電力電纜外皮的電腐蝕；

　?。?）化學(xué)腐蝕；

　?。?）地面下沉；

　?。?）電力電纜絕緣物的流失；

　?。?）長(zhǎng)期的過(guò)負(fù)荷運(yùn)行；

　?。?）震動(dòng)破壞；

　?。?）拙劣的技工工藝；

　?。?）在潮濕的氣候條件下做電纜接頭。

　　3 電力電纜故障測(cè)試的方法

　　3.1 電力電纜故障測(cè)試方法的選擇

　　電力電纜故障測(cè)試方法的選擇，可以根據(jù)故障電力電纜的絕緣電阻值及通過(guò)儀表測(cè)得的導(dǎo)體電阻值來(lái)決定。對(duì)于低阻故障、接地故障以及斷路故障，可以采用電阻電橋法、電容電橋法、脈沖測(cè)量法、駐波法等找出故障點(diǎn)；對(duì)于高阻故障較為實(shí)用而簡(jiǎn)便的是采用高壓直流閃絡(luò)法。

　　3.2 低壓脈沖法

　　3.2.1 低壓脈沖法的工作原理

　　測(cè)試時(shí)，在電力電纜故障項(xiàng)上注入低壓發(fā)送脈沖，該脈沖沿著電力電纜傳播，直到阻抗失配的地方（如中間接頭、Ｔ型接頭、短路點(diǎn)、斷路點(diǎn)和終端頭等），在這些點(diǎn)上都會(huì)引起波的反射。反射脈沖回到電力電纜的測(cè)試端時(shí)，被電力電纜故障測(cè)試儀所接收，從光屏上讀取時(shí)間數(shù)值（Ｔ），或移動(dòng)光標(biāo)至所發(fā)生波的反射處，并根據(jù)事先測(cè)取的低壓脈沖波在該類電力電纜中的傳播速度（Ｖ），就可求得電力電纜故障點(diǎn)的距離（Ｌ），從而確定電力電纜故障點(diǎn)的具體位置。其計(jì)算公式為：Ｌ＝1／2×Ｖ×Ｔ。對(duì)于油浸紙絕緣電力電纜，低壓脈沖波的傳播速度為Ｖ＝160ｍ／ｓ，對(duì)于其他種類的電力電纜，低壓脈沖波的傳播速度可以現(xiàn)場(chǎng)測(cè)取，在此就不再贅述。

　　3.2.2 低壓脈沖法測(cè)試原理接線圖

　　采用低壓脈沖法進(jìn)行電力電纜故障測(cè)試的接線原理見圖1所示。

　　3.2.3 電力電纜的故障類測(cè)試

　　電力電纜的故障類型，可由電力電纜閃絡(luò)儀的掃描基線上的反射脈沖極性來(lái)決定。假設(shè)我們發(fā)送的低壓測(cè)量脈沖波是負(fù)極性的，如果反射波也是負(fù)極性的，則表明電力電纜的故障為斷路故障或終端頭開路；如果反射波是正極性的，則表明電力電纜的故障為短路故障。其實(shí)際測(cè)得的故障波形見圖2所示。

　　3.3 高壓直流閃絡(luò)法

　　電力電纜的高阻故障，幾乎占全部電力電纜故障的90％以上。在未經(jīng)燒穿處理之前，絕大部分電力電纜故障都不適宜直接采用低壓脈沖法進(jìn)行測(cè)試。雖然有一部分電力電纜的高阻故障，可以利用交直流燒穿設(shè)備處理，使故障點(diǎn)在電流通過(guò)時(shí)發(fā)熱而使其碳化和電阻值降低，以適用于采用低壓脈沖法。然而，在實(shí)際的測(cè)試過(guò)程當(dāng)中，這種方法往往需要更多的設(shè)備，需要更長(zhǎng)的時(shí)間，而且并不是所有的高阻故障都可以用燒穿法將高阻故障燒成低阻故障，有的電力電纜故障點(diǎn)長(zhǎng)期燒而不穿，有的故障點(diǎn)的電阻值甚至越燒越高。這樣一來(lái)，給電力電纜的故障處理帶來(lái)了更大的困難。對(duì)于此類電力電纜的故障的排除，較為實(shí)用而簡(jiǎn)便的方法就是高壓直流閃絡(luò)法。

　　3.3.1 高壓直流閃絡(luò)法的工作原理

　　測(cè)試線路接好以后，調(diào)節(jié)調(diào)壓器，逐步升高試驗(yàn)電壓，此時(shí)電力電纜故障閃絡(luò)儀處于待測(cè)狀態(tài)。當(dāng)試驗(yàn)電壓升高到一定值時(shí)，電力電纜的故障點(diǎn)產(chǎn)生閃絡(luò)，電力電纜故障閃絡(luò)儀立即就顯示出故障電力電纜的故障波形。通過(guò)上述方法，就可以求得故障點(diǎn)的距離，最后就可以確定電力電纜故障點(diǎn)的具體位置。

　　3.3.2 高壓直流閃絡(luò)法測(cè)試原理接線圖

　　采用高壓直流閃絡(luò)法進(jìn)行電力電纜故障測(cè)試的接線原理見圖3所示。

　　3.4 電力電纜故障波形的分析

　　通過(guò)用電力電纜故障閃絡(luò)儀對(duì)各種故障電力電纜的實(shí)際測(cè)試，得到以下幾種常見的電力電纜故障的實(shí)際波形。它可以為我們?cè)谝院蟮墓ぷ髦羞M(jìn)一步提高電力電纜故障測(cè)試的效率，提供更為有參考價(jià)值的資料。

文章標(biāo)簽:電力電纜

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