陜西意聯(lián)電氣設(shè)備有限公司
SHAANXI YILIAN ELECTRICAL EQUIPMENT CO.,LTD
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隨著城市建設(shè)的發(fā)展，電力電纜在城網(wǎng)供電中所占的份量也越來越重，在一些城市的市區(qū)逐步取代架空輸電線路；同時(shí)隨著電纜數(shù)量的增多及運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，電纜的故障也越來越頻繁。由于電纜線路的隱蔽性、個(gè)別運(yùn)行單位的運(yùn)行資料不完善以及測(cè)試設(shè)備的局限性等原因，使電纜故障的查找非常困難；另一方面，隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)與電子計(jì)算機(jī)結(jié)合應(yīng)用，各種測(cè)量方法及儀器的精度也得到進(jìn)一步提高，國(guó)內(nèi)外眾多的測(cè)試設(shè)備及技術(shù)并存。如何合理地選擇故障測(cè)試設(shè)備，準(zhǔn)確、快速地查找電纜故障，縮短故障停電時(shí)間，就成了電纜運(yùn)行人員非常關(guān)心且值得探討和交流的焦點(diǎn)。
（一）、電力電纜的結(jié)構(gòu)
（二）、電纜故障的原因
電纜故障的原因大致可歸納為以下幾類：
（a）機(jī)械損傷
機(jī)械損傷引起的電纜故障占電纜事故很大的比例。有些機(jī)械損傷很輕微，當(dāng)時(shí)并沒有造成故障，但在幾個(gè)月甚至幾年后損傷部位才發(fā)展成故障。造成電纜機(jī)械損傷的主要有以下幾種原因：
1.安裝時(shí)損傷：在安裝時(shí)不小心碰傷電纜，機(jī)械牽引力過大而拉傷電纜，或電纜過度彎曲而損傷電纜；
2.直接受外力損壞：在安裝后電纜路徑上或電纜附近進(jìn)行城建施工，使電纜受到直接的外力損傷;
3.行駛車輛的震動(dòng)或沖擊性負(fù)荷會(huì)造成地下電纜的鉛(鋁)包裂損;
4.因自然現(xiàn)象造成的損傷：如中間接頭或終端頭內(nèi)絕緣膠膨脹而脹裂外殼或電纜護(hù)套；因電纜自然行程使裝在管口或支架上的電纜外皮擦傷；因土地沉降引起過大拉力，拉斷中間接頭或?qū)w。
（b）絕緣受潮
絕緣受潮后引起故障。造成電纜受潮的主要原因有：
因接頭盒或終端盒結(jié)構(gòu)不密封或安裝不良而導(dǎo)致進(jìn)水；
電纜制造不良，金屬護(hù)套有小孔或裂縫；
金屬護(hù)套因被外物刺傷或腐蝕穿孔；
（c）絕緣老化變質(zhì)
電纜絕緣介質(zhì)內(nèi)部氣隙在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生游離使絕緣下降。當(dāng)絕緣介質(zhì)電離時(shí)，氣隙中產(chǎn)生臭氧、硝酸等化學(xué)生成物，腐蝕絕緣；絕緣中的水分使絕緣纖維產(chǎn)生水解，造成絕緣下降。
過熱會(huì)引起絕緣老化變質(zhì)。電纜內(nèi)部氣隙產(chǎn)生電游離造成局部過熱，使絕緣碳化。電纜過負(fù)荷是電纜過熱很重要的因素。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、穿在干燥管中的電纜以及電纜與熱力管道接近的部分等都會(huì)因本身過熱而使絕緣加速損壞。
（d）過電壓
大氣與內(nèi)部過電壓作用，使電纜絕緣擊穿，形成故障，擊穿點(diǎn)一般是存在缺陷。
（e）設(shè)計(jì)和制作工藝不良
中間接頭和終端頭的防水、電場(chǎng)分布設(shè)計(jì)不周密，材料選用不當(dāng)，工藝不良、不按規(guī)程要求制作會(huì)造成電纜頭故障。
（f）材料缺陷
材料缺陷主要表現(xiàn)在三個(gè)方面。一是電纜制造的問題，鉛（鋁）護(hù)層留下的缺陷；在包纏絕緣過程中，紙絕緣上出現(xiàn)褶皺、裂損、破口和重疊間隙等缺陷；二是電纜附件制造上的缺陷，如鑄鐵件有砂眼，瓷件的機(jī)械強(qiáng)度不夠，其它零件不符合規(guī)格或組裝時(shí)不密封等；三是對(duì)絕緣材料的維護(hù)管理不善，造成電纜絕緣受潮、臟污和老化。
（g）護(hù)層的腐蝕
由于地下酸堿腐蝕、雜散電流的影響，使電纜鉛包外皮受腐蝕出現(xiàn)麻點(diǎn)、開裂或穿孔，造成故障。
(h)電纜的絕緣物流失
油浸紙絕緣電纜敷設(shè)時(shí)地溝凸凹不平，或處在電桿上的戶外頭，由于起伏、高低落差懸殊，高處的絕緣油流向低處而使高處電纜絕緣性能下降，導(dǎo)致故障發(fā)生。
（三）、電纜故障的性質(zhì)與分類
電纜故障定義為：無損壞故障、開路故障、短路故障。而電纜故障分為:開路故障、低阻故障和高阻故障三種類型。
（a）開路故障、若電纜相間或相對(duì)地絕緣電阻達(dá)到所要求的規(guī)范值，但工作電壓不能傳輸?shù)浇K端；或雖終端有電壓，但負(fù)載能力較差。當(dāng)絕緣電阻=∞，即為斷線故障
（b）低阻故障、電纜相間或相對(duì)地絕緣受損，其絕緣電阻小到能用低壓脈沖法測(cè)量的一類故障。當(dāng)絕緣電阻<100kΩ時(shí)，為短路故障。
（c）高阻故障、電纜相間或相對(duì)地絕緣損壞，其絕緣電阻較大，當(dāng)絕緣電阻>100kΩ，不能用低壓脈沖法測(cè)量的一類故障，它是相對(duì)于低阻故障而言的。包括泄漏性高阻故障和閃絡(luò)性高阻故障二種類型。
這樣分類的目的也是為了選擇測(cè)試方法的方便，根據(jù)目前流行的故障測(cè)距技術(shù)，開路與低阻故障可用低壓脈沖反射法，高阻故障要用沖擊閃絡(luò)法，而閃絡(luò)性故障可用直流閃絡(luò)法測(cè)試。
電纜故障的探測(cè)一般要經(jīng)過診斷、測(cè)距、定點(diǎn)三個(gè)步驟。
1、電纜故障性質(zhì)的診斷，即確定故障的類型與嚴(yán)重程度，以便于測(cè)試人員對(duì)癥下藥，選擇適當(dāng)?shù)碾娎|故障測(cè)距與定點(diǎn)方法
2、電纜故障測(cè)距又叫粗測(cè)，在電纜的一端使用儀器確定故障距離。
3、電纜故障定點(diǎn)又叫精測(cè)，即按照故障測(cè)距結(jié)果，根據(jù)電纜的路徑走向，找出故障點(diǎn)的大體方位來，在一個(gè)很小的范圍內(nèi)，利用放電聲測(cè)法或其它方法確定故障點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。
一般來說，成功的電纜故障探測(cè)都要經(jīng)過以上三個(gè)步驟，否則欲速則不達(dá)。例如不進(jìn)行故障測(cè)距而利用放電聲測(cè)法直接定點(diǎn)，沿著很長(zhǎng)的電纜路徑（可能有數(shù)公里長(zhǎng)），探測(cè)故障點(diǎn)放電聲是相當(dāng)困難的。如果已知電纜故障距離，確定出個(gè)大體方位來，在很小的一個(gè)范圍內(nèi)（10米左右）來回移動(dòng)定點(diǎn)儀器探測(cè)電纜故障點(diǎn)放電聲，就容易多了。
五、電纜故障性質(zhì)的診斷
所謂診斷電纜故障的性質(zhì)，就是指確定：故障電阻是高阻還是低阻；是閃絡(luò)還是封閉性故障；是接地、短路、斷線，還是它們的混合；是單相、兩相，還是三相故障。
可以根據(jù)故障發(fā)生時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象，初步判斷故障的性質(zhì)。例如，運(yùn)行中的電纜發(fā)生故障時(shí)，若只是給了接地信號(hào)，則有可能是單相接地的故障。繼電保護(hù)過流繼電器動(dòng)作，出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，則此時(shí)可能發(fā)生了電纜兩相或三相短路或接地故障，或者是發(fā)生了短路與接地混合故障。發(fā)生這些故障時(shí)，短路或接地電流燒斷電纜將形成斷線故障。但通過上述判斷不能完全將故障的性質(zhì)確定下來，還必須測(cè)量絕緣電阻和進(jìn)行“導(dǎo)通試驗(yàn)”。
測(cè)量絕緣電阻時(shí)，使用兆歐表(1千伏以下的電纜，用1000伏的兆歐表；1千伏以上的電纜，用2500伏的兆歐表)來測(cè)量電纜線芯之間和線芯對(duì)地的絕緣電阻；進(jìn)行“導(dǎo)通試驗(yàn)”時(shí)，將電纜的末端三相短接，用萬用表在電纜的首端測(cè)量芯線之間的電阻
（六）、電纜故障的探測(cè)方法比
長(zhǎng)期以來，涌現(xiàn)出了許多測(cè)量方法與儀器，這些方法與儀器適用于不同故障情況，各有優(yōu)缺點(diǎn)，這里就故障測(cè)距與定點(diǎn)儀器簡(jiǎn)單地做一下評(píng)價(jià)和比較。
根據(jù)上述電纜故障的分類，目前國(guó)內(nèi)外有各種不同的測(cè)試方法，但測(cè)試步驟均相同，即：①進(jìn)行故障診斷②根據(jù)診斷結(jié)果進(jìn)行故障預(yù)定位③進(jìn)行故障定點(diǎn)（精定位）。
對(duì)于各種故障及其相應(yīng)的方法如下表所示：
20世紀(jì)70年代前，世界上廣泛使用電橋法及低壓脈沖反射法進(jìn)行電力電纜故障測(cè)試，兩者對(duì)低阻故障很準(zhǔn)確，但對(duì)高阻故障不適用，故常常結(jié)合燃燒降阻（燒穿）法，即加大電流將故障處燒穿使其絕緣電阻降低以達(dá)到可以使用電橋法或低壓脈沖法測(cè)量的目的。燒穿方法對(duì)電纜主絕緣有不良影響，現(xiàn)已很少使用。之后出現(xiàn)了直流閃測(cè)法和沖擊閃測(cè)法，分別測(cè)試間歇故障及高阻故障，兩者都均可分為電流閃測(cè)法和電壓閃測(cè)法，取樣參數(shù)不同，各有優(yōu)缺點(diǎn)。電壓取樣法可測(cè)率高，波形清晰易判，盲區(qū)比電流法少一倍，但接線復(fù)雜，分壓過大時(shí)對(duì)人及儀器有危險(xiǎn)。電流取樣法正好相反，接線簡(jiǎn)單，但波形干擾大，不易判別盲區(qū)大。 兩種方法目前是國(guó)產(chǎn)高阻故障測(cè)試儀的主流方法，主要有陜西意聯(lián)、武漢高壓所等產(chǎn)品。高壓電流、電壓閃測(cè)法基本上解決了電纜高阻故障問題，在我國(guó)電力部門應(yīng)用十分廣泛，且應(yīng)用十分豐富經(jīng)驗(yàn)，但儀器有盲區(qū)，且波形有時(shí)不夠明顯，靠人為判斷，有時(shí)未能成功，儀器的精度及誤差相對(duì)較大。
到了90年代，發(fā)明了二次脈沖法測(cè)試技術(shù): 因?yàn)榈蛪好}沖準(zhǔn)確易用，結(jié)合高壓發(fā)生器發(fā)射沖擊閃絡(luò)技術(shù)，在故障點(diǎn)起弧的瞬間通過內(nèi)部裝置觸發(fā)發(fā)射一低壓脈沖，此脈沖在故障點(diǎn)閃絡(luò)處（電弧的電阻值很低）發(fā)生短路反射，并將波形記憶在儀器中，電弧熄滅后，復(fù)發(fā)一正常的低壓測(cè)量脈沖到電纜中，此低壓脈沖在故障處（高阻）沒有擊穿產(chǎn)生通路，直接到達(dá)電纜末端，并在電纜末端發(fā)生開路反射，將兩次低壓脈沖波形進(jìn)行對(duì)比，非常容易判斷故障點(diǎn)（擊穿點(diǎn)）位置，典型的波型如下圖：
出故障點(diǎn)距離。二次脈沖法的出現(xiàn)，使得電纜高阻故障測(cè)試變得十分簡(jiǎn)單，成為 先進(jìn)的測(cè)試方法，但國(guó)內(nèi)尚未見到新方法的設(shè)備。對(duì)于二次脈沖法，無論是奧地利的Baur公司，還是德國(guó)Seba公司的產(chǎn)品原理是一樣的，只是在實(shí)現(xiàn)上有差異：前者強(qiáng)調(diào)起弧與觸發(fā)脈沖配合，由內(nèi)部通信裝置對(duì)沖擊電流進(jìn)行阻尼，同時(shí)也增加了沖擊電流的沖擊寬度來實(shí)現(xiàn)；而后者則采用專門穩(wěn)弧儀，強(qiáng)調(diào)延長(zhǎng)電弧時(shí)間，保證低壓脈沖在起弧期間到達(dá)。
在測(cè)尋故障時(shí)選擇合適的測(cè)試方法是非常必要的。可以大大減少故障測(cè)尋時(shí)間，從而加快故障修復(fù)速度。 終明顯提高供電可靠性、降低國(guó)民經(jīng)濟(jì)損失。
