浅析电缆的故障及测寻方法(1)(1).doc

冀东油田供电公司技师技术总结浅析电缆的故障及测试方法姓 名： 刘 汉 武工 种： 试验电工申报级别： 技 师单 位： 冀东油田供电公司时 间： 2008年11月6日浅析电缆的故障及测试方法【摘要】电力电缆在电力系统中作为传输和分配电能，连接各种电气设备，以其安全、可靠、有利于美化等优点，已经得到广泛应用。但电力电缆一般都埋在地下，一旦发生故障，需采用合适的故障测试方法，尽可能快速、准确地找到故障点，及时恢复送电，确保连续、可靠供电。【关键词】电力电缆 故障类型 测距 定点 供电可靠性一、引言随着建设现代化大油田步伐的加快，对电能的需求量越来越大，对电网的要求越来越高，油田的电缆线路也越来越多，因此，维护电缆的安全运行，是一项至关重要的工作。电力电缆故障查找一般要经过诊断、测距、定点3个步骤，故障发生后，一般先通过测绝缘电阻等方法，初步判断出故障的性质，然后根据故障类型，采用合适的测距方法，初步测出故障点的位置，最后沿着电缆走向在此位置前后仔细探测定点，直到找出精确的故障点位置。二、电力电缆的故障类型电缆发生故障，其原因很多，常见的有以下几种：(1)电力电缆在敷设过程中受到外力损伤而造成电缆绝缘层破坏；(2)由于地下杂散电流的电化腐蚀或中性土壤化学腐蚀，从而使地埋电缆产生腐蚀；(3)由于地面的下沉或地面上叠放重物，而造成电缆受外力损害变形，导致电缆防护层、铠装、铅包、铝包破裂甚至折断；(4)长期过负荷运行或散热不良造成电缆过热或接头过热；(5)电力电缆的安装敷设不符合工艺技术和质量的要求，电缆的附件质量不过关或电缆头制作工艺不良，密封性能差，都会造成电缆在运行中发生故障等。为了进一步了解电缆的故障，按照故障出现的部位，通常可将故障类型大致分为断线故障、主绝缘故障和护层故障。参见图1的电缆结构示意图。图2 主绝缘故障等效电路CfRfG（一）断线故障断线故障一般是由于故障电流过大而烧断电缆芯线或外界机械破坏等原因造成的，其测试也比较简单。（二）主绝缘故障主绝缘故障一般可用图2电路等效，其中电阻主要取决于电缆介质的碳化程度；间隙G的击穿电压Ug，取决于放电通道的距离；电容Cf则取决于故障点及其附近受潮的程度。根据故障电阻和击穿间隙的情况，通常将主绝缘故障分为低阻、高阻及闪络性故障。（三）护层故障高压单芯电缆的护层故障在性质上与主绝缘故障类似，但由于该故障发生在金属护层与大地之间，因而其测试方法与主绝缘故障测试有很大不同。在实际测试时，一般先用万用表、兆欧表等测量故障电缆的相间、相对地的电阻值，初步判断电缆的故障类型，再有针对性地选择故障测试方法。三、测距电缆故障性质确定后，要根据不同的故障，选择适当方法测定从电缆一端到故障点的距离，这就是故障测距。由于各种仪表的精度，加上敷设路径与丈量路径有出入等影响，测距所标定的故障位置与实际故障点总有偏离，通常只能借以判断出故障点可能的地段，因此又称为“粗测”。（一）断线和主绝缘故障常用的测距方法有以下两种。1、电桥法。将被测电缆故障相与非故障相短接，电桥两臂分别接故障相与非故障相，调节电桥两臂上的一个可调电阻器，使电桥平衡，利用比例关系和已知的电缆长度就能得出故障距离。电桥法的优点是比较简单，精确度较高，但是它的适用范围小，一般的高阻和闪络性故障由于故障电阻很大、电桥电流很小而不易探测。电桥法无法测量三相短路及三相断路故障，因而，它的使用受到了一定的限制。2、脉冲法脉冲法的基本探测原理是将电缆认为均匀长线，应用行波理论进行分析研究，并通过观测脉冲在电缆中往返所需要的时间来计算到故障点的距离。该方法能较好的解决高阻和闪络性故障的探测，而且不必过多地依赖电缆长度、截面等原始资料，因而得到越来越多的应用。1）低压脉冲法是向故障电缆发射低压脉冲的测距方法，可以准确地测出断线和低阻短路故障，其基本接线及波形如图3所示。但它很难测试高阻和闪络性故障，因为这两种故障点处的行波反射系数很小，反射脉冲难以识别。 2）高压脉冲法主要用来探测高阻性短路和闪络性故障，这种故障通常发生在中间接头或终端头。高压脉冲法通过高压脉冲电容器等储能设备向故障电缆冲击放电，电缆故障点被击穿并维持短暂时间。击穿初始时刻，故障点处会产生1个行波信号，沿电缆线路在端点及击穿点处来回多次折反射。通过分压器或电流耦合器，在示波器或专用仪器上观察该行波信号在测量端与故障点间往返1趟的时间，即可计算出故障点的距离。另外，对于闪络性故障，也可直接向电缆上施加直流高压，由于该情况下故障电阻极高，试验电压升到一定值时，故障点处就会产生闪络击穿。这种测试法称为直流闪络法。其接线及波形如图4、图5所示：（二）电缆护层故障电缆护层故障测试对低压电缆其金属护层的对地绝缘一般没有特殊要求。但对于高压单芯电缆，外护层绝缘一旦发生故障，造成金属护层多点接地，会产生环流，其发热将加速电缆老化，缩短电缆的使用寿命。另外，故障处进水也会造成电缆受潮， 所以高压单芯电缆在运行中要求护层绝缘良好，通常只在电缆头的一端直接接地。对于高压单芯电缆的护层故障，目前提出了一种新的、更简便有效的方法直流电阻法。其接线如图6所示。R2R0R1VAVAa) 接线示意图b) 电路原理图图6 直流电阻法测试护层故障RcRf先在对端将故障相的护层与芯线短接，再用直流高压设备向护层注入直流电流。测量芯线与护层之间的电压以及注入的电流，两者相除即得测试点到故障点这一段的护层电阻值，将该电阻值与单位长度的护层电阻值比较，就能得出故障点的距离，这种方法成功地避免了测试接线的接触电阻以及对端短接线电阻的影响，因而测试结果比较准确。四、定点测距只能估计故障区段，实际工作中要求更精确地判断故障地点以减少挖掘量，因此，在开挖前要先定点，即用仪器在可疑地段寻测，确切判定故障的实际位置。测量的误差应不大于1m。定点的方法很多。包括声测法、感应法、探针法、电流方向法等，在此，仅对声测法进行一下阐述：声测法灵活可靠，较为常用，除接地电阻特别低（小于50欧）的接地故障外，都能适用。当高压电容器C充电到一定电压时，球间隙击穿，电容器电压加在故障电缆上，使故障点与间隙之间击穿，产生火花放电，引起电磁波辐射和音频振动。声测法的原理就是利用放电的机械效应，即电容器储藏的能量在故障点以声能形式耗散的现象，在地表面用声波接收器探头拾取震波，根据震波强弱判定故障点。测听时应仔细判别声音的大小，最响点才是故障点。2004年，我油田柳赞变电所发生一起10kV电缆故障。故障发生时，柳赞变电站发10KV系统接地信号，通过小电流接地选线装置检测出为10KV出线513，该线路为电缆线路，采用埋地的敷设方式。检修人员到达现场后，沿电缆走向巡视，在约1200米处，有一地锚车在距电缆正常走向约2米处作业，但当时不能准确判断电缆的故障位置，在办理工作票后，将电缆拆下，选用2500伏兆欧表对电缆进行绝缘摇测，发现电缆的A相绝缘电阻低于100千欧，这就判断电缆属于单相接地故障，为了尽快查找到故障点，我们选用了声测法，在地锚车作业处开挖，发现电缆走向偏移，电缆A相主绝缘破损。实践表明，测寻电缆故障采用声测法，具有科学性、实用性和简易性。五、结束语目前故障检测发展已经较成熟，对低阻和断路故障而言，电桥法