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。對于電纜故障的測試,從理論和儀器2個(gè)方面來講,已經(jīng)有了十分成熟的探測技術(shù)。下面結(jié)合在測試過程中的實(shí)例,再一次對電纜故障測試技術(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)電性能和較小的線路損耗。絕緣層起隔絕導(dǎo)體上高電壓對外界的用。
(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:
(1)機(jī)械損傷;(2)絕緣受潮;(3)絕緣老化變質(zhì);(4)過電壓;(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)過程中的記錄工作。記錄應(yīng)主要包括以下內(nèi)容:
1)線路名稱及起止地點(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。
4)電纜規(guī)范:如電壓等級、型式、導(dǎo)體截面、絕緣方式,制造廠名及購置日期等。
5)裝置記錄:如安裝日期及氣候,各個(gè)對接頭、三通接頭的設(shè)計(jì)型式、絕緣種類、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索的來源之一)。
7)周圍環(huán)境情況:如臨近故障處的地面情況,有無新的挖土、打樁或埋管等工程,泥土中有無酸或堿的成分,是否夾有小石塊,附近地區(qū)有無化學(xué)工廠等。
8)運(yùn)行情況:如電纜線路負(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,對尋找電纜故障點(diǎn)是很有幫助的。例如,通過測距知道了電纜的故障距離,而在對應(yīng)位置上,發(fā)現(xiàn)近期進(jìn)行過城建施工,就可以懷疑為在施工的過程中損傷了被測電纜而引起了故障,往往不需要費(fèi)很大功夫,就能很快地對故障進(jìn)行定點(diǎn)。
(三)電纜的故障類型
分為單相短路接地、多相短路接地、開路故障、開路并接地故障、閃絡(luò)性故障等5個(gè)方面。
(四)對電纜進(jìn)行故障測試的步驟:
運(yùn)用電纜測試儀器對電纜進(jìn)行故障測試有下面三步:首先對故障性質(zhì)的判斷,其次對故障測距,最后對故障進(jìn)行定點(diǎn)。
1、 對電纜故障性質(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),通過初步測試后還必須測量電纜線芯之間和線芯對地的絕緣電阻和進(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,用萬用表在電纜的首端測量芯線之間的電阻。
2、 故障測距:目前最常用的故障測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法和聲磁同步法。根據(jù)科匯公司儀器,對現(xiàn)場實(shí)測舉例如下:
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,利用科匯電纜測量儀器,在配電室內(nèi)對故障電纜進(jìn)行周期性高壓脈沖測試,接線如圖
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,無法提取波形。經(jīng)過測試人員研究,由于電纜不足300米,并且電纜路徑明確,所以決定對故障電纜直接進(jìn)行聲磁同步測試。走出配電室門口,沿電纜路徑進(jìn)行測試,反復(fù)2次,未查詢到故障點(diǎn)。由于在居民區(qū)內(nèi),往來車輛眾多并且除近在一高壓水塔,嚴(yán)重影響了聲音的測聽。于是測試人員在配電室門口重新研究測試方案。突然發(fā)現(xiàn)配電室門口下面電纜通道有放電聲,再經(jīng)過儀器測量,聲磁同步儀器波形最大,掀開電纜蓋板,能明顯的發(fā)現(xiàn)放電故障點(diǎn)。雖然本次測量帶有運(yùn)氣性質(zhì),但也給我們以后的測試增加了經(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,并且越過故障點(diǎn)測試,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)配電室所有出線均系電纜出線,強(qiáng)送進(jìn)線開關(guān)時(shí),再次出現(xiàn)跳閘。于是將所有的出線開關(guān)斷開,空送進(jìn)線開關(guān),強(qiáng)送成功。在送出線開關(guān)運(yùn)輸專線時(shí),再次出現(xiàn)跳閘。于是將運(yùn)輸專線斷開后,其余線路送電正常,運(yùn)輸專線又分南路和北路,將兩路斷開,空送主線路送電正常,合上南路開關(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型萬用表所測數(shù)據(jù)如下:“A(黃)-N500KQ,B(綠)-N10以下,c(紅)-N100KQ”。通過以上初測, 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高壓信號發(fā)生器與T-504電纜故障定點(diǎn)儀進(jìn)行測量,因?yàn)槲覀儧]有探測路徑的音頻探頭,首先我們采用聲磁同步法尋找路徑、并進(jìn)行初測。通過初測我們發(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流量很大的公路,西邊是車場,來往車輛不斷。電纜全長 200余米, 約有60%的在水泥地下,其余部分不是在房內(nèi)就是在生活垃圾下,周圍的噪音大于70分貝。在進(jìn)行第一測試時(shí),采用B-N線,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)中能聽到不明顯的咕咚聲,未敢作出決斷(因在測試點(diǎn)旁邊有一個(gè)正在燒水的鍋爐)。第二次測試時(shí)采用A-N線,加壓5KV,當(dāng)行至150m左右時(shí)T504同步顯示燈出現(xiàn)頻閃,將測試地點(diǎn)地面的花磚去掉后同步顯示燈正常。
兩次測試都是無結(jié)果,于是改用T-903電力電纜故障測距儀進(jìn)行測距,測試相為A-N、BN。將兩次測試的結(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 高壓信號發(fā)生器與T-504 電纜故障定點(diǎn)儀進(jìn)行測量,這次采用C相 (C-N100KQ)符合要求,經(jīng)過討論決定將電壓升至8KV,很快在第三個(gè)轉(zhuǎn)彎處的房內(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。
通過以上2個(gè)例子得出如下結(jié)論:對于處于惡劣環(huán)境的故障電纜必須進(jìn)行故障測距,故障測距是故障定點(diǎn)的關(guān)鍵。對于處于復(fù)雜路徑和環(huán)境中的故障電纜,僅僅依靠測量儀器是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,還必須依靠豐富的測量經(jīng)驗(yàn),當(dāng)然,經(jīng)驗(yàn)都是在一步一步的測量中取得的。在這里,我們僅僅舉了在測試中的2個(gè)簡單例子,具體故障的測試還是要根據(jù)實(shí)際情況做出合理的測試方法。
