眾所周知,電力電纜供電以其安全、可靠等優(yōu)點(diǎn),在電力系統(tǒng)中獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。電纜多埋于地下,發(fā)生故障時(shí),尋找起來(lái)特別困難,不但浪費(fèi)大量的人力物力,而且還可能會(huì)造成難以估量的停電損失。對(duì)于電纜故障的測(cè)試,從理論和儀器2個(gè)方面來(lái)講,已經(jīng)有了十分成熟的探測(cè)技術(shù)。下面結(jié)合在測(cè)試過(guò)程中的實(shí)例,再一次對(duì)電纜故障測(cè)試技術(shù)進(jìn)行小析。
(一)電力電纜的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)
電纜主要是由導(dǎo)體、絕緣層和護(hù)層三部分組成。導(dǎo)體是傳導(dǎo)電流的通路。常用的電纜線(xiàn)芯材料采用的是銅和鋁,具有較高的導(dǎo)電性能和較小的線(xiàn)路損耗。絕緣層起隔絕導(dǎo)體上高電壓對(duì)外界的用。
(二)電力電纜故障產(chǎn)生的原因
電纜故障的原因大致可歸納為以下幾類(lèi):
(1)機(jī)械損傷;(2)絕緣受潮;(3)絕緣老化變質(zhì);(4)過(guò)電壓;(5)設(shè)計(jì)和制作工藝不良;(6)材料缺陷;(7)護(hù)層的腐蝕;(8)電纜的絕緣物流失。
在分析電纜故障發(fā)生的原因以及尋找故障點(diǎn)時(shí),要注意做好電纜安裝敷設(shè)及故障修復(fù)過(guò)程中的記錄工作。記錄應(yīng)主要包括以下內(nèi)容:
1)線(xiàn)路名稱(chēng)及起止地點(diǎn)。
2)故障發(fā)生時(shí)間。
3)故障發(fā)生的地點(diǎn)及排除經(jīng)過(guò)。
4)電纜規(guī)范:如電壓等級(jí)、型式、導(dǎo)體截面、絕緣方式,制造廠(chǎng)名及購(gòu)置日期等。
5)裝置記錄:如安裝日期及氣候,各個(gè)對(duì)接頭、三通接頭的設(shè)計(jì)型式、絕緣種類(lèi)、熱處理溫度及精確位置。
6)電纜的埋設(shè)情況:如電纜彎曲半徑的大小,路徑的走向,有無(wú)反常的敷設(shè)深度或者有特別的保護(hù)措施,如鋼板、穿管和排管等;電纜敷設(shè)中的技工和技術(shù)人員的姓名(這也常常是提供重要線(xiàn)索的來(lái)源之一)。
7)周?chē)h(huán)境情況:如臨近故障處的地面情況,有無(wú)新的挖土、打樁或埋管等工程,泥土中有無(wú)酸或堿的成分,是否夾有小石塊,附近地區(qū)有無(wú)化學(xué)工廠(chǎng)等。
8)運(yùn)行情況:如電纜線(xiàn)路負(fù)荷及溫度等。
9)校驗(yàn)情況:包括試驗(yàn)電壓、時(shí)間、泄漏電流及絕緣電阻的數(shù)值、歷史記錄。
由于制造缺陷而造成的電纜故障是不多的,分析了解可能造成電纜故障的原因,對(duì)尋找電纜故障點(diǎn)是很有幫助的。例如,通過(guò)測(cè)距知道了電纜的故障距離,而在對(duì)應(yīng)位置上,發(fā)現(xiàn)近期進(jìn)行過(guò)城建施工,就可以懷疑為在施工的過(guò)程中損傷了被測(cè)電纜而引起了故障,往往不需要費(fèi)很大功夫,就能很快地對(duì)故障進(jìn)行定點(diǎn)。
(三)電纜的故障類(lèi)型
分為單相短路接地、多相短路接地、開(kāi)路故障、開(kāi)路并接地故障、閃絡(luò)性故障等5個(gè)方面。
(四)對(duì)電纜進(jìn)行故障測(cè)試的步驟:
運(yùn)用電纜測(cè)試儀器對(duì)電纜進(jìn)行故障測(cè)試有下面三步:首先對(duì)故障性質(zhì)的判斷,其次對(duì)故障測(cè)距,最后對(duì)故障進(jìn)行定點(diǎn)。
1、 對(duì)電纜故障性質(zhì)的判斷:當(dāng)電纜發(fā)生故障時(shí),首先應(yīng)判斷是哪類(lèi)性質(zhì)的故障。根據(jù)故障發(fā)生時(shí)的現(xiàn)象能初步判斷出故障性質(zhì)(接地、短路),通過(guò)初步測(cè)試后還必須測(cè)量電纜線(xiàn)芯之間和線(xiàn)芯對(duì)地的絕緣電阻和進(jìn)行“導(dǎo)通試驗(yàn)”。進(jìn)行“導(dǎo)通試驗(yàn)”時(shí),將電纜的末端三相短接,用萬(wàn)用表在電纜的首端測(cè)量芯線(xiàn)之間的電阻。
2、 故障測(cè)距:目前最常用的故障測(cè)距方法是低壓脈沖反射法和脈沖電流法。
3、 故障定點(diǎn):最常用的方法是音頻信號(hào)法和聲磁同步法。根據(jù)科匯公司儀器,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)舉例如下:
例子一:某日,轄區(qū)內(nèi)某配電室6千伏電纜發(fā)生接地故障,利用科匯電纜測(cè)量?jī)x器,在配電室內(nèi)對(duì)故障電纜進(jìn)行周期性高壓脈沖測(cè)試,接線(xiàn)如圖
并利用T-903 耦合采取故障波形,發(fā)現(xiàn)T-903在高壓放電瞬間重啟。反復(fù)數(shù)次,無(wú)法提取波形。經(jīng)過(guò)測(cè)試人員研究,由于電纜不足300米,并且電纜路徑明確,所以決定對(duì)故障電纜直接進(jìn)行聲磁同步測(cè)試。走出配電室門(mén)口,沿電纜路徑進(jìn)行測(cè)試,反復(fù)2次,未查詢(xún)到故障點(diǎn)。由于在居民區(qū)內(nèi),往來(lái)車(chē)輛眾多并且除近在一高壓水塔,嚴(yán)重影響了聲音的測(cè)聽(tīng)。于是測(cè)試人員在配電室門(mén)口重新研究測(cè)試方案。突然發(fā)現(xiàn)配電室門(mén)口下面電纜通道有放電聲,再經(jīng)過(guò)儀器測(cè)量,聲磁同步儀器波形最大,掀開(kāi)電纜蓋板,能明顯的發(fā)現(xiàn)放電故障點(diǎn)。雖然本次測(cè)量帶有運(yùn)氣性質(zhì),但也給我們以后的測(cè)試增加了經(jīng)驗(yàn)。首先T-903 的重啟就已經(jīng)表明了故障點(diǎn)距離高壓脈沖放電處不會(huì)太遠(yuǎn),當(dāng)時(shí)忽略了這個(gè)現(xiàn)象,并且越過(guò)故障點(diǎn)測(cè)試,肯定聲磁同步儀器不會(huì)有什么反應(yīng)。
例子二:2006年8月23日晚23時(shí)左右,我們所管轄的某低壓配電室突然停電。這個(gè)配電室所有出線(xiàn)均系電纜出線(xiàn),強(qiáng)送進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)時(shí),再次出現(xiàn)跳閘。于是將所有的出線(xiàn)開(kāi)關(guān)斷開(kāi),空送進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān),強(qiáng)送成功。在送出線(xiàn)開(kāi)關(guān)運(yùn)輸專(zhuān)線(xiàn)時(shí),再次出現(xiàn)跳閘。于是將運(yùn)輸專(zhuān)線(xiàn)斷開(kāi)后,其余線(xiàn)路送電正常,運(yùn)輸專(zhuān)線(xiàn)又分南路和北路,將兩路斷開(kāi),空送主線(xiàn)路送電正常,合上南路開(kāi)關(guān)送電既正常,當(dāng)合北路時(shí)配電室再次出現(xiàn)跳閘。逐判斷故障在北路。用ZC-7型1000V 兆歐表進(jìn)行搖測(cè)時(shí),得出如下數(shù)據(jù):“A(黃)-PE1MQ,B(綠)-PE零MQ,C(紅)-PE零MQ,A(黃)-N1MQ以下,B(綠)-N 零MQ,C(紅)-N零MQ,N-PE 零 MQ ”用500型萬(wàn)用表所測(cè)數(shù)據(jù)如下:“A(黃)-N500KQ,B(綠)-N10以下,c(紅)-N100KQ”。通過(guò)以上初測(cè), 可以判斷B 相與N相形成直接短路且接地(金屬性),C相為高阻性接地。用淄博科匯公司的T-302高壓信號(hào)發(fā)生器與T-504電纜故障定點(diǎn)儀進(jìn)行測(cè)量,因?yàn)槲覀儧](méi)有探測(cè)路徑的音頻探頭,首先我們采用聲磁同步法尋找路徑、并進(jìn)行初測(cè)。通過(guò)初測(cè)我們發(fā)現(xiàn)該電纜走向?yàn)檎齋型且周邊環(huán)境惡劣,電纜的東邊是一條車(chē)流量很大的公路,西邊是車(chē)場(chǎng),來(lái)往車(chē)輛不斷。電纜全長(zhǎng) 200余米, 約有60%的在水泥地下,其余部分不是在房?jī)?nèi)就是在生活垃圾下,周?chē)脑胍舸笥?0分貝。在進(jìn)行第一測(cè)試時(shí),采用B-N線(xiàn),加壓5KV,當(dāng)行至第三個(gè)轉(zhuǎn)彎處時(shí)T-504的波形出現(xiàn)異常但不是很明顯,從耳機(jī)中能聽(tīng)到不明顯的咕咚聲,未敢作出決斷(因在測(cè)試點(diǎn)旁邊有一個(gè)正在燒水的鍋爐)。第二次測(cè)試時(shí)采用A-N線(xiàn),加壓5KV,當(dāng)行至150m左右時(shí)T504同步顯示燈出現(xiàn)頻閃,將測(cè)試地點(diǎn)地面的花磚去掉后同步顯示燈正常。
兩次測(cè)試都是無(wú)結(jié)果,于是改用T-903電力電纜故障測(cè)距儀進(jìn)行測(cè)距,測(cè)試相為A-N、BN。將兩次測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行比較計(jì)算后得出結(jié)果在82m左右。于是我們又采用T-302 高壓信號(hào)發(fā)生器與T-504 電纜故障定點(diǎn)儀進(jìn)行測(cè)量,這次采用C相 (C-N100KQ)符合要求,經(jīng)過(guò)討論決定將電壓升至8KV,很快在第三個(gè)轉(zhuǎn)彎處的房?jī)?nèi),靠近墻邊處T-504的波形出現(xiàn)密集型鋸齒波,同時(shí)耳機(jī)內(nèi)傳出清晰的咚咚聲,敲開(kāi)地面發(fā)現(xiàn)事故點(diǎn)。事故地點(diǎn)距地面約60cm, 離墻約40cm,地面水泥厚約30cm,離電纜約20cm左右是一口排污井。
通過(guò)以上2個(gè)例子得出如下結(jié)論:對(duì)于處于惡劣環(huán)境的故障電纜必須進(jìn)行故障測(cè)距,故障測(cè)距是故障定點(diǎn)的關(guān)鍵。對(duì)于處于復(fù)雜路徑和環(huán)境中的故障電纜,僅僅依靠測(cè)量?jī)x器是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,還必須依靠豐富的測(cè)量經(jīng)驗(yàn),當(dāng)然,經(jīng)驗(yàn)都是在一步一步的測(cè)量中取得的。在這里,我們僅僅舉了在測(cè)試中的2個(gè)簡(jiǎn)單例子,具體故障的測(cè)試還是要根據(jù)實(shí)際情況做出合理的測(cè)試方法。
