電纜故障類(lèi)型及因素測試

　　電纜故障類(lèi)型及因素測試

　　1.電網(wǎng)中引起電力電纜故障的因素

　　(1)機械損傷。由機械損傷引起的電纜故障占電纜事故很大的比例。有些機械損傷很輕微，當時(shí)并未造成故障，要在數月甚至數年后損傷才發(fā)展成故障。造成電纜的機械損傷的主要原因有：

　　(2)安裝時(shí)損傷。安裝時(shí)不小心碰傷電纜;機械牽引力過(guò)大拉傷電纜;過(guò)度彎曲折傷電纜。直接受外力損傷。在安裝后的電纜路徑上或附近進(jìn)行土建施工，使電纜直接受外力損傷。行駛車(chē)輛的震動(dòng)或沖擊性負荷也會(huì )造成地下電纜的鉛(鋁)包裂損。

　　(3)絕緣受潮。絕緣受潮后會(huì )引起電纜耐壓下降而產(chǎn)生故障。電纜受潮的主要原因有：因接頭盒或終端盒結構不密封或安裝不良而導致進(jìn)水。電纜制造不良，金屬護套有小孔或裂縫。金屬護套因被外物刺傷或腐蝕穿孔。

　　(4)絕緣老化變質(zhì)。絕緣老化會(huì )引起電纜耐壓下降而產(chǎn)生故障。電纜老化的主要原因有：電纜介質(zhì)內部的渣質(zhì)或氣隙，在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生游離和水解。電纜過(guò)負荷或電纜溝通風(fēng)不良，造成局部過(guò)熱。油浸紙絕緣電纜的絕緣物流失。電力電纜超時(shí)限使用。

　　(5)過(guò)電壓。過(guò)電壓會(huì )使有缺陷的電纜絕緣層發(fā)生電擊穿，引起電纜故障。其主要原因有：大氣過(guò)電壓(如雷擊);內部過(guò)電壓(如操作過(guò)電壓)。

　　(6)設計和制作工藝不良。電纜頭與中間設計和制作工藝不良，也會(huì )引起電纜故障。其主要原因為：電場(chǎng)分布設計不周密;材料選用不當;工藝不良，不按規程要求制作。

　　2.電纜故障的類(lèi)型及測試方法

　　電纜發(fā)生故障后一般先用1500V以上搖表或高阻計判別故障類(lèi)型，再用不同儀器和方法初測故障，最后用定點(diǎn)法精確確定故障點(diǎn)，故障點(diǎn)的精測方法有感應法和聲測法兩種。

　　(1)電纜故障的性質(zhì)與分類(lèi)。

　　1)以故障材料特征分類(lèi)：可分為串聯(lián)故障、并聯(lián)故障及復合故障三類(lèi)。

　�、俅�聯(lián)故障：串聯(lián)故障(金屬材料缺陷)是指電纜一個(gè)或多個(gè)導體(包括鉛、鋁外皮)斷開(kāi)的故障。它是廣義的電纜開(kāi)路故障。因纜芯的連續性受到破壞，形成斷線(xiàn)或不完全斷線(xiàn)。不完全斷線(xiàn)尤其不容易發(fā)現。串聯(lián)故障具體可分為：一點(diǎn)開(kāi)斷、多點(diǎn)開(kāi)斷、一相斷線(xiàn)、多相斷線(xiàn)等。

　�、诓⒙�(lián)故障：并聯(lián)故障(絕緣材料缺陷)是指導體對外皮或導體之間的絕緣水平下降，不能承受正常運行電壓而發(fā)生的短路故障。它是廣義的電纜短路故障。這類(lèi)故障由于纜芯之間或纜芯對外皮間的絕緣破壞而形成短路、接地、閃絡(luò )擊穿等現象，在現場(chǎng)出現頻率較高。并聯(lián)故障具體可分為：一相接地、兩相接地、兩相短路、三相短路等。

　�、蹚秃瞎收希簭秃瞎收�(絕緣材料、金屬材料都出現了缺陷)是指纜芯與纜芯之間的絕緣均出現故障。它包括一相斷線(xiàn)并接地、兩相斷線(xiàn)并接地、兩相短路并接地等。

　　2)以故障點(diǎn)絕緣特征分類(lèi)：根據電纜故障點(diǎn)絕緣電阻Rf與擊穿間隙G的情況，電纜故障又可分為開(kāi)路故障、低阻故障、高阻故障、閃絡(luò )故障四大類(lèi)。該分類(lèi)法為現場(chǎng)電纜故障最基本的分類(lèi)方法，特別有利于探測方法的選擇。其中，間隙擊穿電壓UG的大小取決于故障點(diǎn)放電通道(即擊穿間隙)的距離G，絕緣電阻Rf的大小取決于故障點(diǎn)電纜介質(zhì)碳化程度，分布電容Cf的大小取決于故障點(diǎn)受潮程度。

　�、匍_(kāi)路故障：電纜金屬部分的連續性受到破壞，形成斷線(xiàn)，且故障點(diǎn)的絕緣材料也受到不同程度的破壞�，F場(chǎng)用兆歐表測其絕緣電阻Rf為無(wú)窮大(∞)，但在直流耐壓試驗時(shí)，會(huì )出現電擊穿;檢查芯線(xiàn)導通情況，有斷點(diǎn)�，F場(chǎng)一般以一相或二相斷線(xiàn)并接地的形式出現。

　�、诘妥韫收希弘娎|絕緣材料受到損傷，出現接地故障�，F場(chǎng)用兆歐表測其絕緣電阻Rf小于10Z0(Z0為電纜的波阻抗，一般取10～40Ω之間)�，F場(chǎng)一般低壓動(dòng)力電纜和控制電纜出現低阻故障的幾率較高。

　�、鄹咦韫收希弘娎|絕緣材料受到損傷，出現接地故障�，F場(chǎng)用兆歐表測其絕緣電阻Rf大于10Z0，在直流高壓脈沖試驗時(shí)，會(huì )出現電擊穿。高阻故障是高壓動(dòng)力電纜(6kV或10kV電力電纜)出現幾率最高的電纜故障，可達總故障的80%以上。

　　現場(chǎng)實(shí)測時(shí)，筆者一般取Rf=3kΩ為劃分高阻與低阻故障的界線(xiàn)。因為Rf =3kΩ時(shí)，恰好能得到回線(xiàn)法電橋精確測量所必需的10～50mA的測量電流。

　　閃絡(luò )故障：電纜絕緣材料受到損傷，出現閃絡(luò )故障�，F場(chǎng)用兆歐表測其絕緣電阻Rf為無(wú)窮大(∞)，但在直流耐壓或高壓脈沖試驗時(shí)，會(huì )出現閃絡(luò )性電擊穿。閃絡(luò )性故障比較難測，特別是新敷設的電纜進(jìn)行預防性試驗出現閃絡(luò )故障時(shí)�，F場(chǎng)一般使用直流閃絡(luò )法進(jìn)行探測。

　　3)以故障觸發(fā)原因及故障點(diǎn)特征分類(lèi):根據電力電纜在運行或預防性試驗中，電纜、電纜頭及中間盒出現不同特點(diǎn)的絕緣破壞，還可分為放炮故障、擊穿故障和運行故障三類(lèi)。

　�、俜排诠收希涸诠さV企業(yè)，運行中的電力電纜，由于種種原因，絕緣出現嚴重損壞，產(chǎn)生跳閘的事故。稱(chēng)為電纜放炮。這類(lèi)故障的特點(diǎn)是：電纜故障點(diǎn)多數有鉛包或銅皮破裂，外部有不同程度的變形;電纜故障性質(zhì)常表現為兩相短路接地或兩相斷線(xiàn)并接地，其接地電阻一般較小，解剖故障點(diǎn)，可發(fā)現電弧擊穿的碳化點(diǎn)或樹(shù)狀放電碳道與裂痕。電纜放炮故障，其故障特征明顯，大多數情況下，運行值班人員都能提供放炮大致位置。所以，這類(lèi)故障除少數較復雜的情況需測距外，一般只要用萬(wàn)用表測定故障的具體性質(zhì)(單相接地、短路接地、斷線(xiàn)接地等)，可用聲測法直接定點(diǎn)，簡(jiǎn)單明了。

　�、趽舸┕收希簩�(shí)際工作中，因預防性試驗而觸發(fā)的電纜絕緣破壞事件，習慣稱(chēng)為電纜擊穿。該類(lèi)故障均發(fā)生在直流實(shí)驗電壓下，其絕緣破壞為電擊穿，接地點(diǎn)一般鉛包或銅皮完好，外部無(wú)明顯變形(機械創(chuàng )傷除外)。電纜擊穿故障多為單純性接地故障，其接地故障較高，解剖故障點(diǎn)，絕緣材料沒(méi)有碳化點(diǎn)，但通過(guò)儀器可發(fā)現碳孔和水樹(shù)枝老化結構。對電纜擊穿故障，特別是一些高阻接地性電纜擊穿故障，其測試難點(diǎn)在測距。由于該類(lèi)故障較為隱蔽，測試參數復雜多變，缺少規律性，所以能否迅速發(fā)現電纜故障點(diǎn)，測距是關(guān)鍵�！案邏夯鼐�(xiàn)法”、“電錘法”均具有探測該類(lèi)故障最有效的方法。

　�、圻\行故障：它是指工廠(chǎng)電力系統在運行中，電纜饋出線(xiàn)、電機、變壓器的電纜引線(xiàn)，其高壓二次回路出現電壓波動(dòng)或發(fā)現接地信號(有接地保護的電力元件出現接地跳閘)，排除其他電力元件故障的可能性而確定的電纜故障。這類(lèi)故障的最大特點(diǎn)就是不明確。電纜運行故障的極端形式就是電纜放炮(如兩點(diǎn)接地引發(fā)的相間短路);另一部分運行故障在做停點(diǎn)檢查時(shí)，由于耐壓通不過(guò)而發(fā)展成電纜擊穿故障(如電纜老化、絕緣缺陷等);還有一部分電纜運行故障是由于電纜引出線(xiàn)安裝位置不當(如電纜相間或對地距離不夠、電纜頭臟污或電機基礎進(jìn)水等)，這些故障主要進(jìn)行一些簡(jiǎn)單處理即可;最不明確的是那些瞬時(shí)接地、產(chǎn)生不穩定閃絡(luò )的電纜運行故障。該類(lèi)故障在電纜停電后，絕緣電阻測量和直流耐壓實(shí)驗有相當部分可以通過(guò)，再把電纜投入系統后，也能正常運行一段時(shí)間;剩下的就是單相接地電纜故障，它們約占電纜運行故障的40%，這種接地故障一般外部也沒(méi)有明顯變形，接地電阻也不太高(一般幾十至幾百歐)。解剖故障點(diǎn)有細微的碳化點(diǎn)。

　　電纜運行接地故障原因有兩種：①由于電纜運行時(shí)間較長(cháng)，絕緣層出現自然老化;②電纜在腐蝕環(huán)境中，電纜護套被迅速破壞，腐蝕性氣體侵入絕緣層使其劣化。電纜絕緣層不管出現老化還是劣化，其擊穿電壓都會(huì )下降，最終導致額定工頻電壓下的電擊穿，從而產(chǎn)生電纜接地故障。這類(lèi)故障可用“低壓回線(xiàn)法”探測;用“電錘法”探測，效果也較好。

　　(2)故障的判斷方法。

　　確定電纜故障類(lèi)型的方法是用兆歐表在線(xiàn)路的一端測量各相的絕緣電阻。一般根據以下情況確定故障類(lèi)型。

　　1)當搖測電纜一芯或幾芯對地絕緣電阻，或芯與芯之間絕緣電阻低于100KΩ時(shí)，為低電阻接地故障。

　　2)當搖測電纜一芯或幾芯對地絕緣電阻，或芯與芯之間絕緣電阻低于正常值很多，但高于100KΩ時(shí)，為高電阻接地故障。

　　3)當搖測電纜一芯或幾芯對地絕緣電阻較高或正常，應進(jìn)行導體連續性試驗，檢查是否有斷線(xiàn)，若有即為斷線(xiàn)故障。

　　4)當搖測電纜一芯或幾芯導體不連續，再經(jīng)過(guò)一芯或幾芯對地絕緣電阻搖測后，判斷為低阻或高阻接地線(xiàn)，為斷線(xiàn)并接地故障。

　　5)閃絡(luò )性故障多發(fā)生于預防性耐壓試驗，發(fā)生部位大多在電纜終端和中間接頭。閃絡(luò )有時(shí)會(huì )連續多次發(fā)生，每次間隔幾秒到幾分鐘。

　　除以上幾種情況外，還會(huì )發(fā)生一些故障，如：

　　1)完全斷線(xiàn)并接地故障，此故障表現為一端各相絕緣良好，另一端接地，我們可以采用完全斷線(xiàn)故障點(diǎn)測試法。

　　2)不完全斷線(xiàn)并接地故障，此類(lèi)故障表現為各相絕緣良好，一相或多相導線(xiàn)不完全連續，經(jīng)電阻接地，可采用交流電橋法按高阻斷線(xiàn)故障測試。

　　3)閃絡(luò )性故障，所謂閃絡(luò )性故障表現各相絕緣電阻良好，而且導線(xiàn)連續性亦好，故障點(diǎn)已經(jīng)封閉。此時(shí)可采用高電阻接地故障中的一次掃描示波器(711型)法，或者燒穿后用其他方法進(jìn)行測試。