电缆的故障

电缆的故障（精选12篇）

电缆的故障 篇1

花消防支队近几年灭火纪录中是少有的。

1 现场勘验

1.1 起火部位

经现场勘查, 火灾发生在攀枝花新钢钒公司能源动力中心向烧结工序供电的地下电缆隧道内, 该隧道两侧架设放置电缆的钢制电缆托架宽0.6 m、高1.7 m, 并进行了接地, 两侧托架各上下布置了9排电缆, 一侧放置电缆24根, 另一侧放置17根, 见图1所示。隧道上分布有若干隧道井, 隧道井宽2 m, 井底距地面3.5 m, 各隧道井入口处均设有防火墙、防火门进行分隔, 隧道内安装有火灾自动报警系统。

其中4号、5号井间分区内 (长度约50 m) 所有电缆均已烧毁, 电缆的钢制铠装保护层 (钢带) 完全裸露, 其余井间分区仅有烟熏痕迹, 见图2所示。

1.2 供电系统

经了解, 烧结工序的供电系统原理图如图3所示。

变压器一次侧为110 kV三角形联结, 二次侧分别有10、6 kV若干路出线向烧结工序供电, 均为星形联结, 二次侧中性点均经消弧线圈接地。从二次侧出线可看到:

(1) 一路10 kV单芯电缆沿地面运送矿石 (粉) 皮带通廊架设的电缆桥架 (电缆槽盒为玻璃钢制, 支架为金属体并接地) 专门向“新烧二号” (公司技术改造项目) 烧结机供电, 其电缆型号规格为YJV10KV-1×630, 为带有铜质屏蔽层的交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆;

(2) 其余6 kV出线电缆经发生火灾的地下电缆隧道向烧结工序供电。

1.3 控制电器

当日17时26分07秒, 新冶变电所运行人员按能动中心调度要求合上“新烧二号”断路器, 突然听到控制室传出电抗器的轰鸣声, 立即切断断路器 (17时26分32秒) , 与此同时, 站所工作人员发现“烧三”开路跳闸 (17时26分29秒) , 10 kV IM发出接地信号。

相继“烧二” (17时57分) 、“烧六” (17时58分) 过流保护器动作跳闸, 以及由新冶变电所供电的其他负荷出线断路器相继跳闸和接地报警。

1.4 电气故障点的发现

根据新冶变电所各路保护控制电器动作时序, “新烧二号”单芯电缆首先发生异常, 沿敷设“新烧二号”电缆的电缆桥架查找, 发现在一固定电缆槽盒与金属支架的金属螺钉处有明显的接地放电电弧痕迹, 此处玻璃钢槽盒受电弧高温影响已熔化。

2 调查询问

火灾后消防部门共调查询问11人次, 分别为攀钢能动中心供电车间主任、电工班长、指挥调度及火灾第一报警人、电缆作业区作业长等。据其中电工班长描述:3月26日17时26分送电时听到“新烧二号”柜背面有异响, 随即将此柜电源开关断开, 稍后隔壁的火灾报警主机报警 (冶烧55、56号两个点报火警) , 说明此次火灾起火时间即在此时。

3 原因综合认定

3.1 可排除的起火原因

综合现场勘查及调查询问的情况, 可以排除以下原因引起火灾:一是放火, 该公司安全制度及组织机构健全, 生产机械化程度较高, 没有外来人员, 且发生火灾的部位位于隧道内, 不具备放火的条件和特征;二是玩火, 同样由于地理位置状况, 不具备小孩玩火的条件;三是雷击, 经查阅市气象局的气象资料显示, 26日天气晴朗, 无雷雨气象, 四是明火作业引发火灾, 根据询问材料显示, 当天在电缆附近没有人员进行电气焊等明火作业的情况。

3.2 单芯电缆未接地引发火灾的认定

综合现场勘查及调查询问情况, 并经技术分析, 认定此起火灾系“新烧二号”电缆送电时绝缘被高压击穿形成10 kV单相接地故障, 致使电缆隧道内的电缆群遭受系统高压击穿, 产生电弧高温引起电缆燃烧而成灾。

3.2.1 产生接地故障的分析

从对“新烧二号”电缆的勘验和调查情况看, 由于单芯电缆本身的特殊性, 为保证其安全运行, 其护层保护、接地要求十分严格。“新烧二号”电缆本来设计时铜质屏蔽层导体保护接地系统, 见图4所示。

图中附层保护器相当于非线性的阀型避雷器, 在导体另一端直接接地的配合下, 当导体上电压 (感应电压等) 达到阀值电压时, 附层保护器导通 (动作) , 钳制住电压上升, 从而保护绝缘护层不被高压击穿或损坏, 这是单芯电缆安全运行非常重要的保护措施。

遗憾的是, 此次火灾中的“新烧二号”电缆虽安装了附层保护器, 但其末端 (烧结侧) 的铜质屏蔽层未接地, 从而使接地保护系统形同虚设。

根据电气理论, “新烧二号”单芯电缆线芯导体与屏蔽层、屏蔽层与大地分别形成有分布电容C1、C2, 当系统送电时, 设电源相电压为U, 线芯导体与屏蔽层之间电压为U1、屏蔽层与大地之间电压为U2, 则有:U1+U2=U, U1/U2= C2/C1。由于屏蔽层导体未接地, 失去了对形成U2的钳制作用, 同时使电缆聚氯乙烯护套层也带上U2, 加之护套层贴邻接地金属螺钉, 形成的空气间隙小, 从而引发了护套层绝缘薄弱点对地击穿发生接地, 形成接地故障点。

尤为严重的是, “新烧二号”电缆接地是一种单相高阻拉弧接地, 加之供电系统属于消弧线圈接地的小接地电流系统, 使其间歇性电弧持续时间长 (从“新冶铁”变电站断路器动作时序分析, “新烧二号”电缆单相电弧接地时间长达20 s左右) , 不仅造成过电压长时间对电缆绝缘层造成反复冲击, 使电缆绝缘受到“累计损伤”并最终发生金属性导通接地, 更为严重的是“新烧二号”10 kV故障接地使供电系统电压畸变, 导致由同一变压器供电的隧道电缆群受到系统过电压的严重损害。

3.2.2 隧道电缆起火的分析

隧道电缆群、“新烧二号”电缆供电, 接地故障原理示意见图5所示。

(1) 供电系统故障过电压引发电缆着火。

由图5分析可知, 随着“新烧二号”10 kV电缆故障接地, 隧道电缆群因由贴邻接地的钢制电缆托架敷设, 从而造成6 kV电缆遭致超过其额定值的过电压冲击。从理论上分析, 过电压值可达额定电压值的3.5倍以上。现场勘验发现, 在靠近5号隧道井南侧墙面电缆钢制井架处呈现多点放电迹象, 南侧墙面上留有喷溅的金属熔珠, 且该处托架上有一电缆被截断, 截面整齐, 覆盖该电缆的薄型钢板上有一直径约10 cm疑似被电弧击穿的孔洞, 其下方地面有一截疑似被电弧击断的角钢。

说明此隧道电缆群绝缘遭致系统过电压严重破坏, 再次发生严重故障接地, 持续性电弧温度高, 接地回路电流大, 热效应强, 最终引燃电缆塑料外护层造成起火事故并蔓延成灾。

(2) 隧道电缆陈旧老化是其间接原因。

火灾后检查隧道内电缆群, 除“烧六1号”于2002年更换, “烧六2号”、“烧二两开路”电缆为2008年更换外, 其余5个烧结开路均为1992年投运的电缆。在事后的调查分析中发现, “烧三号”电缆头首先“放炮”就证明该电缆头存在薄弱点, 说明此隧道内电缆陈旧老化也进一步促使了此次火灾事故的发生。

在综合分析上述调查情况后, 当地公安消防部门依法对起火单位制发了《火灾原因认定书》, 并根据有关规定对相关的责任单位、责任人给予了相应的行政处罚, 失火单位对此均无异议。

4 结束语

单芯电缆防火是一个新问题, 目前绝大多数电缆沟虽已设置了防火门和火灾报警装置等设施设备, 不少电缆还做了阻燃处理, 但由于单芯电缆目前使用不很普遍, 其安全运行防护措施的特殊性还未受到应有的重视, 尤其是电缆运行附属设施设备的检查维护还较易被忽视。此次攀钢“新烧二号”电缆火灾事故前, 当年3月13日第一次送电时, 就发生了A相电缆烧损冒烟情况, 但有关单位只是做了简单处置, 没有深入分析找出根本原因。当年3月23日还进行了电缆的耐压试验 (结果为合格) 。在本次事故发生前的送电准备时, 施工方还进行了电缆的绝缘摇测, 但对电缆本身和附属设施未进行仔细检查确认, 最终导致起火成灾。此次火灾事故充分说明, 电缆防火除应严格按国家相关规范、标准设计、施工外, 还必须加强对包括接地保护在内的安全措施的检查维护, 才能全面落实好电缆火灾防范的治本措施。

摘要：针对一起单芯电缆接地故障引发多芯电缆的火灾事故, 从火灾现场勘验、调查询问、理论分析等方面论述了认定单芯电缆火灾的特点和要素。

关键词：单芯电缆,电缆隧道,过电压,电弧

参考文献

[1]GB 50217:2007, 电力工程电缆设计规范[S].

[2]GB 50414:2007, 钢铁冶金企业设计防火规范[S].

[3]董萍.浅谈电气设备火灾原因及预防[J].山西建筑, 2005 (22) :162-163.

电缆的故障 篇2

路灯电缆故障是如何检测的呢？

一、用兆欧表检测

此方法为传统路灯电缆故障检测法。路灯线路的供电半径一般在0.4-0.6km之间，路灯间距为30-40m，整个线路似树干状，负荷比较分散。要检测电缆的相间、对地绝缘阻值，必须先将路灯负荷切断，然后选取中间点断开，用兆欧表逐相进行相间、对地绝缘测试，用排除法来判断故障点方向。此法现已基本不用。

二、用钳形电流表检测

采用钳形电流表检测路灯电缆的原理是：通过重新恢复烧坏的熔断器，对路灯电缆进行瞬间(2-3秒)送电(注：短时的瞬间电流不会使路灯电缆迅速发热，即不会对路灯电线电缆造成新的损伤)，根据故障点至电源的故障电流非常大，故障点往下的电流小的规律，当检测到的电流值变成正常值时，则电流值为正常值的灯位的前一档距即为故障点所在处。

三、用路灯电缆专用故障测试仪检测

浅议低压电缆故障的解决方法 篇3

关键词：电力电缆故障解决方法

在多年的实际工作中，我们发现高压电缆和低压电缆的故障各有许多不同之处，高压电缆故障多以运行故障为主，且大多数是高阻故障，而高阻故障又分泄露和闪络两大类型；而低压电缆故障只有开路、短路和断路三种情况(当然，高压电缆也包括这三种情况)。

另外，低压电缆在实际使用过程中还有以下特点：

1.敷设的随意性比较大，路径不是很明白。

2.敷设时不像高压电缆那样填沙加砖后深埋，相反埋深较浅，易受外力损伤而出现故障。

3.电缆一般较短，几十米到几百米不等，不像高压电缆往往在几百米到几公里。

4.绝缘强度要求低，处理故障做接头时，工艺较简单。

5.绝大多数电缆在故障点处都有十分明显的烧焦损坏现象。故障点在电缆外皮没有留下痕迹的情况，十分罕见。

6.所带负载变化较大，而且往往相间不平衡，容易发热，由此引发的故障多为常见。

针对低压电缆的以上特点和广大用户提出的建议以及我们对各个地方的实际使用情况等等因素的综合考虑，我科宇公司的研究人员又成功开发出了DW型低压电缆故障测试定位系统：该系统包括测距仪和定位仪两部分。Dw型系统的测距仪是完全智能化、人性化的设计，它自动完成电缆故障点的测试，无须人工分析故障波形，直接报出故障点距离和故障性质。采用电池供电，方便野外工作，体积小，重量轻，携带方便，无须任何辅助设备。D w型系统的电缆故障定位仪是针对直埋低压电缆的埋设路径，埋深及故障点位置进行同步定位测试的仪器。因为，它是采用电磁感应和跨步电压原理设计的低压电缆故障定位系统，它基本上满足了低压电缆故障测试的全部条件。这种测试系统比起以“冲闪法”为原理的电缆故障测试仪来说有许多优点：

1.多种测试方法集于一身，相互验证结果，以确定故障点的唯一性。

2.体积小、重量轻、单人轻松操作，没有辅助设备。

3.采用电池供电，适宜野外工作，不用打火放电。

4.电缆的路径查找(可以确定在30公分之间)、埋深探测、故障点定位同步完成，效率高。

5.对故障点的确定，仪器有直观显示，不需要作波形分析。

6.不受地下情况(如电缆的分叉、打捆、接头扭曲等)影响，像探地雷一样，点对点去查找故障点，定位误差在十几公分以内，相当准确。

7.不受路面情况影响，如：地砖、绿化带、水泥路面等。

8.测试现场安全，对测试者没有危险，对电缆没有二次损坏。

9.价格低廉，一般用户都能接受。

我们知道低压电缆绝缘要求较低，同时运行过程中电流较大，出现故障后有明显的特征，具体归类如下：

第一类故障：整条电缆被烧断或某一相被烧断，此类故障造成配电柜上的电流继电器动作，电缆在故障处损坏相当严重。

第二类故障：电缆各相都短路，同样，此类故障造成配电柜上的电流继电器和电压继电器都动作，电缆在故障点损坏也很严重(可能是受外力引起的)。

第三类故障：电缆只有一相断路，电流继电器动作，故障点损伤较轻但表露较明显。可能是该相电流太大或者是由电缆质量造成。

第四类故障：电缆内部短路，外表看不出痕迹，此类故障一般是由于电缆质量造成的，比较少见。

D w型低压电缆故障定位系统中的测距仪和定位仪结合使用能非常方便地完成测试。同时针对不同故障特征及电缆长度也可独立完成测试。具体如下：

第一类故障和第二类故障如果电缆较短时(小于500米)可直接使用故障定位仪进行故障定位，无须测距儀配合。只需手持接收机沿路径(路径可边走边测)走上一遍，即可确定故障点。

第三类故障：由于电缆在故障点处损坏较轻，发射机发出的信号在此泄漏较少，用定位仪故障定位时，指示范围较窄，这时可先用测距仪测出故障点大概距离，再用定位仪定位也很方便。

第四类故障：此类故障是目前所有电缆故障中最难测的一种故障，此时可用测距仪分别在电缆两头对电缆进行测试，再拿测试结果和实际长度相比较，就可将故障点确定在一个很小的范围内(卜3米)，此时将电缆挖开后再找出可疑点，或干脆将这一段电缆锯掉(因为低压电缆很便宜，绝缘要求低，接头好做)，或用定位仪，在这一段范围采用音频定位，也可确定故障点。

目前，广大的电力电缆故障测试仪的用户所使用的以“冲闪法”为基础的电缆故障测试仪，在解决低压电缆的低阻故障和死接地故障时，一般都能用测距仪较方便地粗测出故障点的距离(此类故障点的距离测试是无须高压放电设备的，用的是低压脉冲法)，但故障点定位还是要用打火、放电、听声音这一方法，同时该类仪器的路径仪和定点仪是分开的，这就造成了找准路径时无法同步定点，而定点时又往往走偏路径，而且该类仪器的路径仪由于原理所限，找电缆路径时，很难找到电缆的准确路径，一般是在1-2米的宽度之间。

Dw型电缆故障定位仪从实用性出发，恰好弥补了上述使用缺陷，它可对电缆的“故障点定位、埋深、路径”同步进行测试。仪器对故障、路径、埋深的指示非常直观，不需要做技术分析，也完全不依赖操作者的经验。使本来繁琐的故障测试工作变成一件轻松有趣的事，所以广大的“冲闪法”电缆仪用户，如果再拥有一台D W型电缆故障定位仪，加上原有的测距仪，就可组成一套较完美的低压电缆故障测试仪。同时对高压电缆的低阻、断路故障也可快速定点，提高工效数倍。

电力电缆的故障查找 篇4

关键词：电力电缆,故障查找,预防

电缆具有隐蔽性, 所以能够使建筑物的外观、地面、环境看上去更美观, 但正因为这个特点同时带来了很难察觉的故障以及处理的难度系数高。机械性危害导致的问题能够在相应时间内被发现并且解决, 但是制作、安装、敷设以及环境等原因导致的隐性问题必须经过故障查找的过程才能发现故障并且解决问题。横亘在电缆故障查找前面的障碍有设备、查找方法以及人员等三个因素。在现实查找的时候, 整个局面恶化, 更糟的可能便是使工作人员处于危险之中。在这三方面的基础上, 本文深层次加以分析, 找出了电缆故障查找过程中必须注意的问题。

1 设备

就目前情况来看, 电缆故障查找设备通过使用范围划分成通用设备和专用设备两种设备类型。通用设备大多是测量表计, 其中包含电缆绝缘摇测仪器 (兆欧表) 、万用表等, 专用设备大多是仪器, 其中包括故障测距仪器、定点仪器、路径查找仪器、高压放电及控制装置、电缆识别仪器及电缆刺扎器等。每个生产商家都尽力让自己生产的设备拥有更集成、更小型、更简易的优点, 但在工程过程中的运用里, 设备还是需要很多种类来处理复杂多样的故障。这些设备在实际运用中常常会出现下面描述的三种类型的问题。

1.1 设备自身在先进和可靠两方面存在的问题

伴随着科技的迅速发展, 旧时期大量运用的分散式设备渐渐地被更具质量轻、集成的设备替代。新型设备确实拥有很多强项, 例如劳动效率高、查找时间短、接线错误概率低, 但是很多生产厂家为了让设备更具量轻的优点, 便强行缩减导线截面跟电容器容量, 这种错误的做法使设备在现实运用中常常因为电流过大、放电时间过长的原因燃烧被毁掉。除此之外, 很多生产厂家不负责任地对电子元件、集成电路以及相关材料的型号等事情进行隐瞒, 当设备出现问题的时候, 使用方没有办法对其修理, 唯一的办法便是返厂维修却延长了处理故障的时间, 使得运行管理资金超支。

1.2 设备在适用范围方面存在的问题

各个厂家生产的设备在生产原理环节上大致相同, 但是每个环节使用的元器件类型却是千差万别。比如说操作原件拥有按钮类型、转盘类型、触摸屏类型等等, 显示元件拥有指针类型以及液晶屏类型等, 显现相关数据大多使用数字、表格以及图像, 在设备的驱动能源方面还主要包括干电池、充电电池以及外接电源电池。不一样的设备的构造导致其应该被用于适合的环境, 由此可以看出设备采购前必须做好现场以及环境条件的调查等工作, 在确定购买的时候应该重视适用条件、防护标准以及适用范围等方面, 在选定生产方的时候应该综合考虑其科研、生产、售后等能力, 重点选用具有一套、一系列以及能够互换优点的设备, 保障工程过程中设备使用。

1.3 在设备管理方面存在的问题

由于使用于电缆故障查找的设备种类丰富, 因此在保存、维修以及保养等方面也不尽相同。比如说自带电源的那些设备, 经常很长的时间却未被使用, 则应该对其定期充电、放电, 如果没有这样做就会直接导致电池报废, 更糟的情况会报废电子元件, 设备的部件报废或零小部件遗失, 因此安排专门的负责人修理和补充设备, 杜绝对往后故障查找工作造成阻碍。由此可见, 使用方必须严格提出设备保管、借用、保养维修、更新的要求, 最好的办法便是设立一对一的负责人, 并且负责人必须通过考核, 这样才能保障设备使用正常。

2 查找方法

低压脉冲、高压闪络、三次脉冲是电缆故障查找的主要三大方法, 实际操作中, 操作人员对故障进行分析选用最适合的方法。

首先, 操作过程简易、测距精准是低压脉冲最明确的优势, 但其使用是在故障在线与地之间或者故障发生在线与线之间的电阻小于100Ω。工作人员使用兆欧表测量时若在遥测环节中兆欧表显现的电阻阻值趋近于零或者就是零, 这时候就不能使用低压脉冲法进行故障查找。因为兆欧表的数据单位是兆欧 (1MΩ=100000OΩ) , 所以兆欧表测量的数据为零也不代表电阻的真实数据为零, 有可能达到几百甚至几千欧, 在这种情况下低压脉冲法测距便是不妥的。相关资料明确指出, 低压脉冲法测距因为准确度不够所以使用概率小, 因此在测距前必须了解故障相线电阻的准确数据。测量过程中, 秉承“先大量程后小量程”测量步骤进行测量, 首先兆欧表显示的数据可以判定故障属于哪一类, 在了解故障相地的问题后, 使用万用表 (或者小量程电阻表) 对电阻阻值进行准确测定。在得到准确的电阻值之后, 便可以选定适用的方法进行故障查找。

其次, 在工程过程中利用频率最高的方法便是高压脉冲法, 但是现实运用中有很多业务人员不管不顾故障点属于哪个种类, 都盲目采用对同一种方法测量电压值。这样就会直接导致两种状况出现:首先是电压不高不能准确显示出波形图, 其次是因为放电电压太高使电缆报废。在分析和实践的过程中得到经验, 精确的波形图不只能够测出故障点的距离, 还有助于业务人员的判断能力的提高;工程操作过程中应该本着“电流决定电压”的基本准则, 在确保基础电流正常的前提下, 并且仔细查看放电电流, 在按照进一步的步骤慢慢升压;基础电压的确定标准是电缆本质额定电压的80%。例如说电缆的额定电压值10kV, 把此电缆初次放出的电压值假设为0.8kV, 在第一次放电的尝试过程中, 同时仔细观察放电电流的数据显示。一般在故障点阻值很大的情况下会导致放电电流值很小, 假若试放电的电压不能够穿越故障点从而形成一个放电回路, 显现出一个波形为正弦的波, 电流在此时小于5A;此时调节电压值, 设置成在电压升高0.1kV的情况下就进行一次放电, 放电的前提是直到出现周期波动的波形;把收集到的波形同典型做对比, 若结果两种波形的周期变化差不多, 便可根据波形判定出故障点的测量距离。

最后, 三者中最具有综合性的便是三次脉冲法, 它不仅具有低压脉冲法的波形图的精确简单的优势, 还具有高压闪络法对高阻故障敏感度强的长处, 在测试电缆高阻的过程中形成低压脉冲相似的波形图的同时也能够简单地判定电缆的故障点距离。但是这种方法对设备的要求很高, 不单单得保障高压放电设备、低压信号采集设备和操作设备的齐全, 还得拥有专用的中央数据计算和处理设备, 设备的接线难度系数高, 最为重要的是给中央数据计算和处理设备安装专门的地线, 若跟别的设备的接地系统混淆利用, 就会导致数据变得杂乱无章, 便没有波形图的形成。由此可见, 现实工程运用中必须严格遵循接线和复核的使用方法, 确保接线这个步骤没有失误, 给相关设备提供更加可靠接地, 同时确保专用地线不与综合接地连接, 这样才能避开一些障碍的发生。

3 人员

在工程的步骤中, 工作人员不能很好地完成工作任务, 由于能力良莠不齐、对故障性质的不熟悉、操作方法笨拙并且不能有条不紊、没有掌握仪器设备的使用方法、施工经验匮乏等因素, 本文提出了一下改善方法:

3.1 人员思想意识教育应该被重点培养, 敬业品质以及责任感得到强化

在学习、训练、考核以及管理制度方面得到教育, 工作的主要目的就是将故障延误时间缩短, 提高工作人员的责任心以及敬业精神。

3.2 强化工作人员的技能

培训班以及业务竞赛等活动让工作人员牢牢熟悉业务技能。在培训过程中, 电工理论、故障原理知识学习作为最基本的内容, 在添加仪器设备操作学习, 使工作人员严格按照程序操作步骤执行操作, 并且能够把理论知识和实际操作高效结合, 最终完成让工作人员熟知仪器设备的操作和操作的原因的任务。

3.3 热情参与总结经验的相互交谈

第一, 形成总结的好习惯, 在故障解决之后应该写一份文章来总结故障概况、解决的问题、原因的查找、采取的解决办法、经验总结等。第二, 在帮助其余相公部门单位查找故障、参加仪器设备生产厂家的实地考察、和经验丰富的人们多联系的过程中, 保障自己能有更多机会加入故障处理的过程以及和相关人员有着紧密的交流, 这样可以丰富自己的实战经验。

4 结束语

总结文章的所有论述, 电缆故障查找工作必须先抓预防工作的完善, 妥善发展设备、查找方法、人员三者的协调性, 让这三者互帮互助起到良好效果, 这样才能使故障查找工作更加快速并且更具高效率。

参考文献

[1]李晋瑛.浅谈电力电缆故障点定位方法[J].科技资讯, 2011.

[2]任述飞, 马国民.电力电缆的故障诊断及对策研究[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2011.

[3]谢少芬.电力电缆的敷设和故障点检测[J].武汉船舶职业技术学院学报, 2009.

路灯电缆故障测试仪简述 篇5

路灯电缆故障测试仪简述

路灯电缆故障测试仪由电缆故障测试仪主机、电缆故障定位仪、电缆路径仪三个主要部分组成。电缆故障测试仪主机用于测量电缆故障故障性质，被测电缆全长及电缆故障点距测试端的大致位置。电缆故障定点仪是在电缆故障测试仪主机确定电缆故障点的大致位置的基础上来确定电缆故障点的精确位置。而对于未知走向的埋地电缆，则需使用电缆路径仪来确定地下电缆的走向。若已知地下电缆的具体走向，可不使用电缆路径仪。HC电缆故障测试仪主机可与笔记本电脑直接相连，便于管理与操作。HC整套电缆故障测试仪器配合使用可以快速准确地找到各种电缆的故障点，适用于广大厂矿企业、冶金、石化系统、电厂、机场、铁路和供电等部门。HC电缆故障综合测试仪广泛应用于35KV以下各种不同截面的铝芯、铜芯电力电缆、高频同轴电缆及市话电缆的低阻、短路、开路及各种高阻故障的探测，是保障安全供电的必备设备和电缆生产、维护工作者的得力助手。

一、电缆故障测试仪（主机）

可测的电缆故障类型：

各种截面的铝芯或铜芯电力电缆、同轴电缆、及其他类型电缆的：闪络性电缆故障或电阻值极高的故障；封闭性电缆故障或一般高阻的故障；电缆的低阻故障、短路或开路故障；电缆长度和电波在电缆中的传播速度。

规格及参数

可测电缆的电压等级： 35KV 以下； 最大测试距离： 15Km； 工作极限误差： ±3%；

使用环境温度：-10～40℃； 使用环境湿度： 45～75 %； 工 作 电 源： 可充电电池 功 耗： 30W；

外 形 尺 寸： 230*140*270（mm3）； 重 量： 2 kg；

二、电缆故障定位仪

电缆故障定位仪配备了一流的集成电路和放大器。在HC电缆故障定位仪器的声音通道上的过滤装置最大限度地去除干扰噪音，同时增强电弧产生的声 音。液晶显示屏可同时显示声音脉冲和磁脉冲以及故障点距探头测试点的距离。这样通过监听地下声音的变化及显示距离来共同判断故障点。

高压电力电缆故障监测技术的研究 篇6

关键词：高压电力电缆 故障监测技术 研究

中国正在推行电网改造，在国家大力支持下，进度十分迅猛，致使高压电缆使用范围不断扩展。但是目前已然出现问题，中国高压电缆并没有达到完美状态，电缆质量不好、安装不到位、原来安装的高压电缆出现绝缘老化，各种各样的问题，导致高压电缆频发故障事件。此类事件，不仅在电缆使用过程中的维修、排除故障造成很大的困扰，在大众生活、生产方面所造成的损失，更是不可估量。

1 高压电缆故障

在电力出现故障之时，维修人员需要及时对故障进行排解，从各项指标、参数之中，来看是哪些因素造成故障。在电缆运行状态中，会出现一些障碍，而这些障碍是由不同因素导致。

1.1 电缆运作前 目前中国电缆在制造方面存在些许不足，在电缆使用过程中，各种问题都会随机出现。在电缆运作之前，工作人员需要手动装置电缆，很可能会出现装置无法到位，导致电缆在运行过程中故障出现。这是现在电缆运作之中，最常见的问题之一。

1.2 电缆运作中 中国是一个用电大国，可想而知，高压电缆在运作过程中肯定会出现巨大的压力，用电高峰期更是如此，负荷完全超出预想。在超负荷工作下，电缆很可能会导致故障现象，而这种负荷产生的故障，对电缆的影响特别大。高压电缆在日常维护之中，工作人员在各项操作上造成的疏忽，也会导致电缆运行过程出现故障。

例如，在进行电缆养护过程中，疏忽了电缆绝缘体流逝问题，原本保护层遭受腐蚀。这些问题都很容易被忽略，然而，这些问题也是很容易导致故障出现。一旦出现问题，也会无法轻松修复，面对的则是更严峻的维修问题。

1.3 长久运作导致疲劳 不管是那种设备、设施，一旦长时间运作，都会产生疲劳。高压电缆也不例外，在长时间的运作过程中，疲劳也会随之而来，导致故障产生。

比如，某县的高压电缆长期工作，并且要面对超负荷的电力输送，覆盖面积广泛，承担着全县人民生活用电、生产用电、商业用电等巨大的用电量。虽然平时有进行保养，可长期的工作运行，依然会出现机械性损耗，从而导致过电质量出现问题。绝缘时间久，会导致绝缘体老化、失效等问题存在。在这样的情况下，高压电缆经常会出现故障。普通维修已达不到理想效果，只有对电缆进行更换，亦或是加强养护与监控力度，才能保证电力正常运作。

2 高压电缆故障监测

在高压电缆出现故障之后，必须要及时进行监测，才能将问题进行避免，确保损失降到最小。在对高压进行检测的过程中，需要有很多步骤。首先是对故障进行判断，到底是何原因造成。然后寻找故障点，最后进行维修处理。在整个故障监测过程中，如下几点是检测过程中存在的主要问题：

2.1 判断故障性质 在故障出现之后，首先需要做的就是将故障性质进行判断，看到底是什么原因造成故障产生。例如高阻、低阻的区分；故障是以多项故障存在，还是单项故障；亦或是电缆出现短线、短路等，各种不同故障，所需要制定的方案也是各有不同。利用监测技术，对现在所呈现的参数进行分析，致力于将维修效果做到最好。

2.2 故障电缆测距 在判断是什么原因造成故障之后，就要对故障进行粗略估计，利用监测技术对故障进行距离判断，将检测范围无线缩小，以最快的速度找到故障发生点。这个步骤必须要依靠先进的监测定点故障范围，在整个电力电缆故障处理过程中，尤其重要。

2.3 故障点精确定位 在有了初步的范围监测之后，根据现下电缆情况进行确定大致故障范围，在这个范围中对准确位置进行定位，故障点精确位置更容易找到。

3 电缆故障测距

在电缆故障过程中，故障测距至关重要，是定位电缆故障范围的重要指标。只有在测距过程中，将故障范围搜索完成，才能以最快的速度，找到故障点。只有找到故障点，才能及时进行电路抢修工作。

3.1 测距方式 在整个故障监测过程中，测距是最重要的环节。现今为止，惠斯顿的电桥法是最为可靠、有效的方法之一。这个方法的优势很明显，那就是操作简单、快捷准确定位。电容电桥与电阻电桥两种，近年来，监测技术有了突飞猛进的发展，故障监测方式也是不断推出许多全新模式，推陈出新，致力于使用效果更好。

例如现下的电流法、路径探测等，都是最新推出的检测方式，将检测方式与网络相结合，将电网监测推上智能轨道。

3.2 脉冲电流故障监测法 在目前的电缆故障监测方法之中，脉冲电流是一项很受欢迎的检测方式，在以往的监测方法之上，进行改进，逐步完善，将故障监测技术稳步提升。使用过程将关联线路间的波段感应，得到一个与其直接关联的方程式。此方法在国内外很多地方都进行试验，证实效果非常好。相比之前的故障监测方法，更加便捷。如表1所示，不同的电力电缆出现故障之时，采取针对性监测方法，才能直接得到精确结果。

3.3 电桥法 电桥法是一项在电缆监测系统中，不可跨越的经典，其操作步骤也相对复杂。首先要测量出电芯电阻值，还要对电缆总长度进行测量，将这些数据采集完成之后，才能根据数据计算，得知故障点存在范围。

例如：将电缆长度计算为ZQ30-4×251+2×152，长300米的电缆在运行中出现故障，并且已经自动跳闸，怎样对故障进行分析，对故障进行测距。

根据原理，可以将其判断成断线故障，这个时候就需要使用电桥法，对故障点进行测距。首先对电缆的首段、末端进行测试，根据公式进行解答，并且配合电桥原理，可以得出一些数据。

首段测量结果为：LX（顺）=3RL/（M+R）；LX（逆）=3ML/（M+R）

末端测量结果为：LX（顺）=（M+R×L） /（R+M）；LX（逆）=（M+R×L）/（M-R）

结合给出的公式，配合表2中给出的计算数据，可以通过计算，将故障距离很轻松计算出来。

4 结语

伴随着时代前进脚步，中国的电缆技术也在不断深入，许多新技术也在积极投入实际应用之中。然而，各种技术依然无法解决所有故障问题。只有使用各种精确度较高的监测故障距离方法，才可以减少故障维修时间，将电力故障损失降到最小。

参考文献：

[1]黄辉，郑明，李迪等.海上风电场海底高压电缆故障监测方法的研究[J].电气技术，2013（1）：48-52.

[2]时翔，陈志勇，徐振栋等.基于振荡波系统的交联聚乙烯电缆故障监测[J].电气开关，2013，51（2）：40-42，45.

[3]贺继鑫，郭圣伟.高压电缆故障检测和交流耐压试验的应用[J].电源技术与应用，2012（9）：21-22.

[4]刘军，顾晓明.高压电缆故障检测技术探析[J].城市建设理论研究（电子版），2011（34）.

[5]王爱华.高压电力电缆故障检测技术的研究[D].大连理工大学，2009.

电缆网故障选线方法的研究 篇7

随着电网中电缆线路比例不断上升, 配电网发生单相接地故障的故障零序电容电流不断增大, 长时间运行易使故障扩大成两点或多点接地短路, 弧光接地, 还会引起全系统过电压, 进而损坏设备, 破坏系统安全运行[1]。实际电网中发生单相接地故障的几率最高, 占总故障的80%左右[2]。配电系统出现的不同故障中, 大多数故障都是由单相接地故障演变而来的[3]。为了解决系统电容电流过大所带来的诸多不利影响的问题, 中国电力系统对配电网电容电流进行了全面治理, 大多采用消弧线圈进行补偿, 对限制配电网过电压, 促使接地电弧可靠熄灭起到了很大的作用, 但也带来了一些不利的方面, 电网经消弧线圈补偿后, 故障点的残流变得非常小, 以至于线路的零序电流很小, 使得微机型故障选线装置正确选线面临更大的挑战[4]。

然而在系统发生故障瞬间, 故障信号的暂态量中含有丰富的故障特征信息[5], 充分利用好这些信息无疑会大大地提高故障选线的准确率。从小波分析工具的时频局部化特点来看, 小波对信号的奇异性检测非常灵敏, 而且能够有效地提取各频段的故障暂态信号, 很好地解决了暂态故障特征信息提取的可靠性问题, 使得有条件对暂态故障信号进行更为深入的分析, 准确地从中提取有利于故障选线的特征, 从而提高故障选线的准确率。

1 10 kV电缆网配电系统模型的建立

lO kV电缆网配电系统模型见图1, 其中系统母线具有4条出线, 中性点经消弧线圈接地。

EMTP数字仿真工具搭建的10 kV电缆网配电系统ATPDraw电路图[6,7]见图2。电源为无穷大电源, 配电变压器为66 kV/10 kV理想变压器, 容量为31 500 kV·A, 采用Y/△连接方式, △侧采用Z型变压器模拟中性点, 采用5%过补偿方式。系统母线上具有4条出线, 长度分别为2 690.4 m、10761.6 m、5 380.8 m、8 071.2 m, 分别由若干个LCC模块组成, 每个LCC模块代表缆长1 345.2 m, 及其对应的电容电流为2 A。

2 两种选线方法的介绍

2.1 群体比幅比相法

群体比幅法是为了克服小电流接地单相接地电容电流随机性, 避免接地电阻、运行方式、电压水平和负荷的影响而提出的。通过比较前3个最大电流的相位, 来确定故障线路 (和其他2条线路相反) , 或母线接地 (3个电流同向) 。简称为3C方案[8,9]。

群体比幅比相的原理是首先进行零序电流幅值的比较, 当系统中任何一条线路发生单相接地故障时, 故障线路上的零序电流等于非故障线路电流之和, 即故障线路零序电流幅值最大, 笔者从总线路中选出3个幅值较大的作为候选。3个幅值较大的零序电流按幅值大小顺序排列分别为I1, I2, I3。然后再在此基础上进行相位比较, 选出电流方向与其他线路相位相反的线路, 该零序电流所在的线路即为故障线路[10], 否则为母线故障。

该法在一定程度上克服了CT等不平衡带来的影响, 因排队后去掉了幅值小的电流, 在一定程度上避免了干扰造成的相位误差, 克服了受系统运行方式、长短线、接地电阻的影响, 是较理想的方式。但是当系统的中性点经消弧线圈接地时, 由于消弧线圈对故障线路电流的补偿作用, 此时群体比幅比相算法就不适用了, 这使稳态的群体比幅比相算法的使用受到限制。

2.2 能量法

在中性点经消弧线圈接地系统中, 系统发生单相接地故障后, 接地点的电容电流得到消弧线圈感性电流的补偿, 故障线路零序电流和健全线路零序电流的大小和方向有可能趋于一致, 这就影响了稳态选线方法的准确性。但由于电网中的电容和电感存储能量而不消耗能量, 则零序电流与电压乘积在整数倍工频周期内的积分值就是零序电流中阻性分量所消耗的能量。此能量具有零序阻性能量的特点, 可以作为选线的判据[11]。

定义线路j的零序暂态能量为

式 (1) 中, n为系统线路条数;u0为线路始端的零序电压暂态量;iq为第j条线路零序电流暂态量;T为电网工频周期。

根据零序电流的参考方向和零序阻性电流的特点, 可得故障线路的能量为负, 健全线路的能量为正, 且故障线路的能量绝对值最大。因此可以根据能量大小或能量方向判别法来进行故障选线[12]。然而中性点经消弧线圈接地系统在发生单相接地故障时, 由于故障线路零序电流得到消弧线圈感性电流的补偿, 可能出现倒相, 使得基于暂态能量方向法判别失效。

此法的优点是不受负荷谐波源和暂态过程的影响, 从理论上解决了传统方法选线准确率低的问题;此外接地过渡电阻越大, 利用暂态能量法的保护裕度越大。因此, 该方法在线路末端过渡电阻较大的情况下能准确地选线。能量法的缺点是当过渡电阻很小, 尤其是金属性接地故障时, 该法可能会导致误判, 而且受噪声的影响较大, 影响接地选线的灵敏度。

3 新型选线方法的研究

3.1 选线方法的提出

单相接地故障产生的暂态电流是稳态电流的几倍到几十倍, 利用暂态电流信号的选线方法灵敏度较高且不受消弧线圈的影响。中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障将经历一个复杂的暂态过渡过程, 其暂态特征蕴含了丰富的故障信息。因此, 对暂态信号的识别、处理和利用是实现暂态原理选线以克服稳态选线方法不足的关键所在。传统的信号分析是建立在傅里叶变换的基础之上的, 由于傅里叶分析使用的是一种全局变换, 要么完全在时域, 要么完全在频域, 因此无法表述信号的时频局部性质, 而这种性质恰恰是非平稳信号最根本、最关键的性质。

小波分析作为一种新型的时频分析工具, 提供了解决问题的办法。小波分析在时域、频域同时具有良好的局部化性质[13], 使得它比傅里叶分析及短时傅里叶分析更为精确可靠, 并使得具有奇异性、瞬时性的故障信号检测也变得更加准确。它的出现让笔者有条件对暂态故障信号进行更为深入的分析。准确地从中提取有利于故障选线的特征[14,15], 从而提高故障选线的准确率。

笔者基于群体比幅比相法和能量法原理, 提出一种基于小波分析的暂态群体比幅比相法为主, 暂态能量法为辅的选线方法。通过大量的仿真研究工作, 发现暂态群体比幅比相法对低阻接地故障选线的成功率极高, 对高阻接地故障而言, 易受电压接地时刻及干扰等因素的影响, 会导致误判。然而暂态能量大小法弥补了这一点缺陷, 当系统发生高阻接地故障时, 故障线路的暂态能量最大, 且在幅值上相对暂态群体比幅比相法大的多, 选线率高.因此可以作为判断系统出线故障的辅助判据。另外, 暂态能量方向法对母线接地故障的选线准确率极高, 可作为系统母线故障的辅助判据。这样对于中性点经消弧线圈接地系统而言, 就避免了倒相对故障选线的误判问题。

该法的主辅判据具有良好的融合性和互补性, 不受电压故障时刻、接地电阻大小及中性点接地方式的影响, 可以作为系统故障选线的一种有效判据。

3.2 故障选线数据的提取及故障时刻的确定

在故障发生前, 笔者通过实时采集作为选线启动条件的零序电压以及作为故障分析条件的零序电流数据, 并以规定时间段数据依次存储在存储器中供计算之用, 考虑到存储器内存大小的有限性, 笔者将计算过的无故障信息数据予以擦除, 这样就可以不停地循环检测系统数据。通过零序电压是否超过规定的阈值来规定故障选线的启动条件, 为了更加准确地辨识系统是否发生故障, 将根据实际系统对作为故障选线启动条件的零序电压设置2个阈值, 当系统零序电压超过第一个阈值时, 将此时刻之前的2个工频周期数据和之后的4个工频周期数据提取出来, 并再次计算所提取数据的零序电压值是否超过第二个阈值, 一旦超过, 就启动故障选线装置提取故障零序电流数据, 并进行故障选线分析。

通过上述分析提取到了故障零序电流数据, 接下来将对故障发生时刻进行确定。小波分析法对故障时刻的奇异点的检测非常有效, 但对于高阻接地故障而言, 尤其是对电压过零并高阻接地故障, 由于暂态信息量少, 小波系数值小, 小波重构时易受到边界效应的影响, 因此对奇异性检测十分不利, 难以准确确定故障发生时刻。为了消除边界效应的影响, 笔者将提出一种算法可以精确地解决故障发生时刻的准确性问题。设零序电压值超过第一个阈值所对应的采样点为ω1, 其对应时间为t1。利用db4小波对系统第一条线路的零序电流进行4层分解, 并提取t1时刻前后各半个工频周期时间内的第一尺度系数, 进行模值取大, 将其最大值对应的采样点记为ω2, 那么故障发生时刻t2=0.000 05× (ω1+ω2-199) s。

3.3 选线步骤

1) 利用db4小波将故障信号进行4层分解, 确定系统发生接地故障的时刻, 提取4条线路故障时刻前后各半个工频周期上的各尺度系数。

2) 对上述所提取的各条线路的第一尺度系数求和, 利用暂态幅值大小法选出幅值和最大的3条线万路, 再对所选的3条线路的第四尺度系数进行相位比较, 利用故障线路与非故障线路相位关系选出故障线路, 相位相反则判为故障线路, 相位相同则判为母线故障。

3) 计算4条出线的能量, 利用暂态能量大小法对暂态群体比幅比相法所判的故障出线进行验证, 能量最大的为故障线路;利用暂态能量方向法对暂态群体比幅比相法所判的母线故障进行验证, 方向相同则判为母线故障。

4) 比较暂态群体比幅比相法与暂态能量法的选线结果, 若二者选线的结果一致则选线成功, 否则选线失败。其故障选线流程图见图3。

4 仿真实验分析

T1表示零序电压值超过设定的第一个阈值时所对应时刻的前后各半个工频周期时间;T2表示故障发生时刻前后各半个工频周期的时间:i=l, 2, 3, 4;j=1, 2, 3, 4。

仿真实例1:系统在消弧线圈过补偿5%的情况下, 第一条出线A相在距离母线2 690.4 m处发生接地故障, 即线路的末端发生故障, 电压过零, 故障时刻设定为0.02 666 s, 负荷功率因素为90%, 过渡电阻为lOΩ。在时间T2内, 利用暂态幅值大小法选出的3条出线及第四尺度高频系数见图4, 能量见图5。

A相电压在0°经lOΩ过渡电阻发生接地故障时, 从图4明显看出线路1与线路4、线路3的极性相反。图5看出线路l的能量最大, 而且线路1与其他3条线路的能量变化趋势不一致, 因此确认线路1发生故障。

仿真实例2:系统在消弧线圈过补偿5%的情况下, 第一条出线C相在距离母线8 071.2 m处发生接地故障, 故障时刻设定为0.028 33 s, 负荷功率因素为90%, 过渡电阻为5 000Ω。在时间T2内, 利用暂态幅值大小法选出的3条出线及第四尺度高频系数见图6, 能量见图7。

C相电压在90°经5 000Ω过渡电阻发生接地故障时, 从图6可以明显地看出线路2的极性与线路3、线路4的极性相反, 从图7可以看出线路2的能量最大, 而且线路2与其他线路能量的变化趋势不一致, 因此确认线路2发生故障。

仿真实例3:系统在消弧线圈过补偿5%的情况下, 母线B相发生接地故障, 故障时刻设定为O.03l 67 s, 负荷功率因素为90%, 金属性接地。在时间T2内, 利用暂态幅值大小法选出的3条出线及第四尺度高频系数见图8, 能量见图9。

电压在60°发生金属性接地故障时, 从图8可明显地看出所选的线路3、线路1和线路4的极性相同, 从图9可看出4条线路的能量变化趋势趋向一致, 根据对数据的分析, 4条线路的能量均为负值, 因此确认母线发生故障。

5 结论

通过对两种方法的分析研究, 并在此基础上提出了基于小波分析暂态群体比幅比相法为主, 暂态能量法为辅的新型选线方法。通过大量的仿真实验结果分析, 确认该方法具有以下优点:

1) 该方法相对稳态选线法稳态量小所造成的选线困难而言, 能够充分利用丰富的故障暂态信息进行选线。

2) 能够克服电压过零附近发生接地故障和接地过渡电阻大小等因素给故障选线带来的困难。

3) 选线方法的主判据与辅助判据具有良好的融合性, 在仿真实验图形上二者又具有明显的走线趋势, 易于对比。

测定电缆故障点的实用方法 篇8

无论是高压电缆还是低压电缆, 在施工安装、运行过程中经常因短路、过负荷运行、绝缘老化或外力作用等原因造成故障。电缆故障可概括为接地、短路、断线三类, 其故障类型主要有三芯电缆一芯或两芯接地, 两相芯线间短路、三相芯线完全短路, 及一相芯线断线或多相断线等。

对于直接短路或断线故障, 用万用表可直接测量判断, 对于非直接短路和接地故障, 用兆欧表摇测芯线间绝缘电阻或芯线对地绝缘电阻, 根据其阻值可判定故障类型。故障类型确定后, 查找故障点仍不是一件容易的事情, 下面介绍几种查找故障点的方法。

2 电缆故障点的查找方法

(1) 测声法。测声法就是根据故障电缆放电的声音进行查找。该方法对于高压电缆芯线对绝缘层闪络放电较为有效, 在故障处电缆芯线对绝缘层放电产生“嗞、嗞”的火花放电声, 对于明敷设电缆凭听觉可直接查找, 若为地埋电缆, 则首先要确定并标明电缆走向, 再在外界噪音最小的时候, 借助助听器或医用听诊器等音频放大设备进行查找。查找时, 将拾音器贴近地面, 沿电缆走向慢慢移动, 当听到“嗞、嗞”放电声最大时, 该处即为故障点。使用该方法时一定要注意安全, 在试验设备端和电缆末端应设专人监视。

(2) 电桥测定法。电桥测定法就是用双臂电桥测出电缆芯线的直流电阻值, 再准确测量电缆实际长度, 按照电缆长度与电阻的正比例关系, 计算出故障点。该方法对于电缆芯线间直接短路或短路点接触电阻小于1Ω的故障, 判断误差一般不大于3 m。对于故障点接触电阻大于1Ω的故障, 可采用加高电压击穿的方法使电阻降至1Ω以下, 再按此方法测量。

采用电桥法时应保证测量精度, 电桥连接线要尽量短, 线径要足够大, 与电缆芯线连接要采用压接或焊接, 计算过程中小数位数要尽量多保留。

(3) 电容电流测定法。电缆在运行中, 芯线之间、芯线对地都存在电容, 该电容是均匀分布的, 电容量与电缆长度呈线性比例关系。电容电流测定法就是根据这一原理进行的, 对于电缆芯线断线故障的测定非常准确。

电力电缆故障的检测及预防 篇9

关键词：电力电缆,故障检测,预防措施

随着社会经济的快速发展, 极大程度上促进我国工农业发展, 对电力需求也日益激增, 从而对电网的运行也提出了更高的标准要求。电力电缆作为当前我国电能传输和分配的重要载体, 它的正常运行与否直接关系到当地经济甚至整个国民经济的建设。近年来, 随着电力电缆网络化的快速发展, 电缆线路的运行环境变得更为复杂, 因此, 加强对电力电缆故障的监测和预防显得尤为重要, 这样才能够保障正常的生产活动。本文就对电力电缆故障的检测以及预防进行了研究。

一、电力电缆故障的种类

一般而言, 电力电缆故障的种类主要有以下几种:

(一) 三芯电缆一芯或者两芯接地

通常情况下, 接地电阻小于1000兆欧称为低阻接地故障, 接地电阻大于1000兆欧称为高阻接地故障。

(二) 三相芯线完全短路

一般而言, 我们将短路电阻大于100兆欧称为高阻短路故障, 短路电阻小于100兆欧称为低阻短路故障。

(三) 闪络故障

闪络故障通常是指, 电缆绝缘出现了故障, 但是出现故障的地方有较高阻值, 因此, 在电压高的环境下, 很容易出现瞬时击穿的障碍。

二、电力电缆故障产生的原因

电力电缆由于所处的环境不一样, 从而出现的故障也不尽相同。为了更有效地预防故障的发生, 减少电缆的损坏, 了解电缆故障产生的原因是很有重要的。一般而言, 电力电缆故障产生的原因主要有以下几点:

(一) 机械损伤

在电缆故障中, 电缆的机械损伤占据着较大的比例, 形成机械损伤的原因主要有在安装的过程中损伤、因行使车辆辗压损伤、因受到外力而损伤、因土地下沉而造成的电缆接头和导体损伤。倘若电缆出现损伤故障及时引起故障是很容易被我们察觉的, 通常情况下也不会出现较严重的事故。然而事实情况并非如此, 若电缆的损害较小, 在日常运行过程中不会产生较大影响, 但是长久过后, 轻微的损伤就会日益严重, 会严重威胁到电缆的正常运行, 很容易造成电力电缆故障, 从而也会带来巨大的经济损失。

(二) 化学腐蚀

通常情况下, 很多电缆都在埋藏在地面下方, 从而地面下方的土壤会直接影响到电缆的使用。倘若地质土壤呈现出酸碱性, 这样就很容易埋藏在地下的电缆产生腐蚀, 久而久之, 电缆的外层保护皮就会出现开裂、穿孔等现象, 若电缆没有外层的保护, 会极大程度上降低绝缘性, 很容易造成故障。

(三) 绝缘受潮

电缆的绝缘受潮多是指电缆的接头部分, 引起电缆接头受潮的主要原因就是在安装的过程中未严格封闭, 从而致使水分进入。与此同时, 在安装的过程中, 如果天气阴暗潮湿, 也很容易导致水分侵蚀接头, 这样在电场的作用下, 电缆的绝缘性大大降低, 极大程度上损坏电缆, 从而引起电缆故障。

(四) 绝缘层老化

在电流的热效应作用下, 负载电流在流经电缆的同时, 很容易导致导体发热, 与此同时, 电荷的集肤效应、绝缘介质的损耗也容易造成附加热量, 会增加电缆温度, 长期在这样的环境下运行, 再加上夏季天气的炎热, 很容易导致绝缘层老化, 从而引起绝缘损坏。

(五) 材料材质问题

一般而言, 在制造电缆绝缘的过程中, 会产生很多杂志, 电缆头在制作的过程中会出现包缠绝缘层不均匀的现象, 再加上节电常数的不同, 电缆受电厂作用影响, 很容易出现老化。除此以外, 若电缆头外皮的材料防污能力不达标的话, 也很容易导致电缆老化。

三、基本的电力电缆故障检测方法

(一) 电桥法

电桥法是指将被测电缆终端的故障相和非故障相连接, 将电桥的两端分别接上故障相以及非故障相, 通过调节电阻来达到电桥的平衡, 然后运用公式计算出故障点的位置。当前, 电桥法在现场中的应用不断减少, 但是电桥法也具有自身的优势, 可以有效地解决那些没有明显的低压脉冲反射, 而且不易出现高压击穿的特殊故障。简而言之, 电桥法具有便捷性强、准确性高的特点, 同时也应该认识到它所存在的不足, 就是不能够解决高阻抗与闪络性故障。

(二) 脉冲电流法

一般而言, 脉冲电流法是指把电缆故障点使用高压击穿, 通过仪器将故障点产生的电流行波信号进行记录, 从而根据分析出的电流行波信号在测量端和故障点运行所花费的时间计算出故障距离。通常情况下, 脉冲电流法是利用现性电流耦合器来对电缆中的电流行波信号进行采集。

(三) 低压脉冲反射法

低压脉冲反射法是指在测试的过程中在电力电缆的故障相中注入低压脉冲。低压脉冲通过电缆传播到阻抗不匹配点 (也就是我们所指的故障点) , 当脉冲产生反射又回溯到测试点的时候, 会通过仪器将其记录, 然后根据发射脉冲和发射脉冲往返的时间差度以及脉冲在电缆过程中的传播速度, 这样就可以将其故障点与测试点之间的距离准确测试出来。采用低压脉冲反射法最大的有点就是使用简单, 在实际过程中, 对电缆的实际长度以及其他详细资料不必明确知道。然而它也具有一些不足, 即若不明确电缆的走向, 就不能够处理高阻抗与闪络性之间的故障。

(四) 实时专家系统

简而言之, 专家系统属于一个涵盖智能特点的计算机程序, 之所以具有智能特点主要是因为这种系统在一定的领域范围内可以模仿人类专家的思维从而有效地解决存在的复杂问题。所以, 专家系统具备丰富的知识是很必要的, 与此同时, 还应该具备人类正常的思维模式, 从而有效地解决出现的问题。

除此以外, 在进行电力电缆故障检测时还应该注意以下几个问题:一、低电阻和高电阻并没有明确区别, 这样在实际操作过程中就可以灵活使用多种方法, 进行综合判断。例如, 通常35k V的电缆较为复杂, 中间头以及H接头都较多, 从而街头故障的波形很不容易辨别, 如果我们断定是街头出现的故障, 未来路得到准确的测距效果就需要采用在故障点充分放电的方法;二、若电缆的一端测试放电不充分, 或者无法采集到电缆的测试波形, 就需要我们从另一端进行升压测试。总之, 不管采用什么测试波形, 若故障点与测试端的距离较近, 自然就会产生盲区, 无法科学判断并识别波形, 为了有效解决这一问题, 就需要从电缆的另一端进行测试;三、定点仪能够探测到的距离与放电声音高低、泥土的湿度有着密切关系。具体来讲, 放电声音越高, 泥土就会越干燥, 从而就能够检测到更远的距离。与此同时, 在施工的过程中若完整地保存原始资料, 熟悉电缆路径, 这样在接头处就会出现标志桩, 可以减少查找电缆故障的时间。此外, 在进行试验之前, 准备汽油或者柴油发电机作为试验仪器的电源也是很有必要的。

四、电力电缆故障预防措施

如何有效地于预防电力电缆故障, 我们可以从以下几方面做起:

(一) 科学合理地选择电缆类型

长久以来, 油纸绝缘电缆是众多电力企业所偏爱电缆, 这主要是因为油质绝缘电缆生产制造技术较先进, 不仅成本低, 而且使用寿命较长。但是在设计使用的过程中也存在很多不便, 尤其是绝缘油非常容易流淌, 从而严重影响到电缆绝缘的性能。

如今, 交联聚乙烯电缆是制造技术最为先进的电缆, 这种电缆在运行过程中具有较强的便捷性, 不仅不受温度高的影响, 而且也不会因高差而出现问题。除此以外, 与以往使用的油纸绝缘电缆相比较, 交联聚乙烯电缆具有更多的优势, 从而交联聚乙烯电缆深受众多电力企业的青睐, 同时在这种电缆的基础上不断以往所使用的电缆进行升级改造, 不仅有效地解决了由于落差所产生的故障, 还大大提升了电缆的传输能力。

(二) 不断改进电缆终端制作工艺

通过研究电力电缆产生的故障, 从中我们可以看出造成电缆漏油的一个重要原因就是电缆终端的制作工艺不合格, 因此, 改进电缆终端制作工艺显得尤为重要。具体来讲, 使用那些性能稳定、强度较高、密封性较好地环氧树脂电缆终端, 从而就可以有效地解决电缆漏油的问题, 极大程度上提高了电缆的绝缘性能。

(三) 加强日常运行维护工作

电力工作建设对经济发展发挥着关键作用, 有力地促进了国民经济的发展。在工作中要坚持端正的工作态度、培养科学的工作方法、高超的技术能力。同时要做好电力电缆的日常防护工作, 这样就可以有效地避免故障的发生。而且在日常的运行过程中也应该做好基本的监管工作, 这主要是因为做好日常的监督和管理工作可以从根本上避免故障的发生, 能够及时发现问题并尽快解决存在的问题。

一般而言, 做好日常的监管工作多是指在一定时期要对电缆、土壤、环境温度进行检测, 防止因电缆过渡而出现状况;用配电盘式电流表或者记录电流表专门测定电缆线路的负荷, 测量电缆铅包对地电阻;技术人员要在定期地对埋藏在土壤下的电缆进行检查。通常按照3个月重点检查一次, 6个月开展全面检查的原则。同时要对检测的结果及时进行记录, 根据出现的问题提出解决方案。

(四) 强化管理, 加大投入力度

众所周知, 仅仅依靠先进的科学技术和良好的方法对于促进企业的发展是不够的, 还需要健全的管理制度做保障。关于电力电缆的运行和维护也是如此, 不仅需要科学的方法, 还需要完善的管理制度。在电力电缆线路的日常运行维护中要坚持责任到位、操作到位、监督到位。除此以外, 加大科技力量的投入也是很有必要的, 制定出合理规范措施, 完善基本资料, 切实做好电缆防护、电缆故障的侧寻、电缆事故抢修等工作, 为电力的正常运营提供条件。

(五) 重视电缆通道的选择

由于电缆通道的环境会直接影响到电缆的运行。通常, 若电缆环境的周围的土壤中含有与氯化物、酸碱溶液等, 很容易腐蚀电缆, 而且地下水的污染也会对电缆造成一定的腐蚀。因此, 在安装电缆的时候, 要重视电缆通道的选择, 要认真检测周围的环境和土壤, 尤其是在化工区, 更要重视电缆通道的选择, 积极才有有效措施避免因腐蚀而造成的电缆故障。

除此以外, 为了更加有效地防止电缆故障的发生, 通常就需要我们做好电缆电压的日常检测以及测量工作, 保障电缆线路能够规范的负荷中运行。若在测量过程中出现超负荷现象, 要及时通知相关部门进行处理。

总而言之, 电力电缆是电网运行的重点, 它的正常运行会直接关系到人们正常的生产和生活。要想做好电力电缆故障的检查及预防工作就需要我们了解电力电缆故障产生的原因, 加强电缆的管理, 做好电缆故障防护等工作。当前, 我国在电力电缆故障的检测技术还有待进一步提高, 与国外先进的电力电缆故障检测技术相比还存在较大差距。因此, 我们要不断加大科技投入, 研发出新的技术, 从而为提高配电系统的供电可靠性, 为了社会经济的发展提供有力保障。

参考文献

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[2]贺晓军.电力电缆故障定位分析及预防[J].机电信息.2012 (15)

[3]李凤梅.电力电缆故障的预防措施[J].供用电.2006年06期

[4]马成才, 张学昌等.电力电缆故障检测方法的探讨[J].工业计量.2000年12月

[5]许睿.电缆故障原因分析及检测方法[J].中国新技术新产品.2010 (22)

[6]邱玉海.电力电缆故障检测机精确定位方法探讨[J].科技创新与应用.2012年15期

室外电缆敷设及故障的查找方法 篇10

电力电缆广泛应用于城市建筑、工业厂房、居民小区等的输电线路。电缆的使用寿命与电缆的结构设计、所用材料、加工制造工艺及施工敷设、运行环境等密切相关。由于大量地使用电缆进行供电, 一旦电缆出现故障会造成巨大的经济损失, 甚至威胁人民生命安全。因此, 正确地敷设电缆, 及时找出电缆故障的原因并进行有效的处理, 可以避免或减小由此而引发的经济损失。

1 室外电缆的敷设

2007年, 我公司承接了中山市佳维电子厂二期厂房的室内配电安装及室外电缆敷设工程, 开始敷设从低压配电房到厂房的7条大型室外电缆, 距离最长的为314 m的YJV22-3×150+2×70铠装交联电缆, 最短的为148 m的YJV22-4×240+1×120铠装交联电缆, 电缆所经车道处全部穿钢管敷设, 在人行道处穿塑料管敷设。由于是长距离穿管, 施工任务繁重, 我们使用了慢速牵引机, 历时20 d顺利完工。在这次电缆敷设过程中, 我们认为以下几项工作非常重要。

(1) 由于电缆需敷设于车道及人行道之下0.8 m处, 所以, 电缆沟的开挖深度需达到1 m以上, 并且要用砂将沟底敷平, 这在敷设塑料管时尤为重要。

(2) 要密切与土建、市政道路、供气、供水等施工单位的联系, 互相配合, 使电缆管与化粪池、厨房排油池、煤气管、给排水管等保持合理的距离;所用保护管的内径不得小于电缆外径的1.5倍, 以保证穿管工作的顺利进行。

(3) 在电缆的每个转弯点均砌筑电井, 且电缆在井内呈倒γ状敷设, 以保证电缆的弯曲半径不小于电缆外径的20倍, 防止因弯曲半径过小而造成电缆损伤。

(4) 在镀锌钢管与塑料管的交接处及直线敷设长度>30 m处均砌筑电井, 以便于施工;井内电缆留少许弧度, 以防热胀冷缩及地面下沉。

(5) 在电缆入户处的室内外均砌筑电井, 并在室内电井内用4×40扁钢就近与建筑物的防雷引下线或地网相联, 再与引入的铠装电缆的金属外皮焊接, 以防止电缆遭雷击。

(6) 电缆引入户内后, 对电缆套管进行封堵。

2 电缆故障

室外电缆敷设工作完成后, 先用兆欧表对电缆进行相间绝缘及相与地的绝缘耐压测试, 于2007年6月5日正式通电。6月10日至11日连续下了两天暴雨, 6月12日电缆YJV22-3×150+2×70的电房端开关突然跳闸且无法合闸。将电缆的负荷端开关断开并用兆欧表对电缆芯线的相间及相与地间的绝缘进行测试, 发现除C相绝缘良好外, A、B、N相均与地导通。检查了所有的电缆井, 发现电缆外表均完好无损, 排除了电缆因弯曲过度而遭受损伤的可能, 因而故障点可能隐藏在套管内。

3 电缆故障点的查找方法

3.1 测声法

测声法就是根据故障电缆放电的声音进行查找, 该方法对于高压电缆芯线对绝缘层闪络放电较为有效。所用设备为直流耐压试验机, 电路接线如图1所示。

当电容器C充电到一定的电压值时, 对电缆故障芯线球间隙放电, 在故障处电缆芯线对绝缘层放电产生火花放电声, 对于明敷电缆可凭声音直接查找;若为地埋电缆, 则首先要确定并标明电缆走向, 再在噪声最小的时候借助助听器等音频放大设备进行查找。查找时, 将拾音器贴近地面, 沿电缆走向缓慢移动, 当听到放电声最大时, 该处即为故障点。使用该方法时一定要注意安全, 在试验设备端和电缆末端应设专人值守。

3.2 电桥法

电桥法是采用双臂电桥测出电缆芯线的直流电阻值, 再准确测量电缆的实际长度, 按照电缆长度与电阻的正比例关系计算出故障点。对于电缆芯线间直接短路或短路点接触电阻<1 Ω的故障, 该方法的判断误差一般≯3 m;对于故障点接触电阻>1 Ω的故障, 可先采用加高电压烧穿的方法使电阻降至1 Ω以下, 然后再按此方法测量。

测量电路如图2所示。首先测出芯线a与b之间的电阻R1, 设Rx为a相或b相至故障点的一相电阻值, R为短接点的接触电阻, 则:R1=2Rx+R。再就电缆的另一端测出a′与b′芯线间的直流电阻值R2, 设L为电缆的总长度, R (L-x) 为a′相或b′相芯线至故障点的一相电阻值, 则:R2=2R (L-x) +R。测完R1与R2后, 再按图3所示电路将b′与c′短接, 测出b、c两相芯线间的直流电阻值, 则该阻值的1/2为每相芯线的电阻值, 用RL表示, RL=Rx+R (L-x) , 由此可得出故障点的接触电阻值:R=R1+R2-2RL。因此, 故障点两侧芯线的电阻值可表示为:

当Rx、R (L-x) 、RL等3个数值确定后, 即可求出故障点距电缆端头的距离x或 (L-x) :

采用电桥法时应保证测量精度, 电桥连接线应尽量短、线径要足够大, 与电缆芯线连接要采用压接或焊接, 计算过程中不能对数据进行修约。

电缆的故障 篇11

在现代经济飞速发展的今天，电力承担着能源传输的重要任务，而电缆则是连接电网设备的主要形式。随着电力需求的增长，电力电缆应用日益广泛，然而由于产品质量、制造工艺、电缆中间及终端头的制作工艺（新增）等各项问题，电力电缆时常出现故障，对生产经济带来巨大损失。为了进一步减少电力电缆故障出现率，就必须提前对故障点进行精确定位，迅速排出（除）故障，减少经济财产损失。

一、电力电缆故障概述

1.故障类型 电力电缆对我国电力传输至关重要，然而由于各种内外因素，总是会出现电力电缆故障情况。由于导致故障的因素不同，出现故障的类型也有所差异，具体包括以下几种：（1）根据电力电缆故障表面现象来看，分为开放性和封闭性故障；（2）依据故障表现位置分为接头故障和电缆本体故障两类；（3）按照电力电缆接地情况不同出现接地、相间与混合三类故障现象；（4）从电力电缆的电阻性来看，包括断线、混线以及混合故障，而这里的混合故障又被细分为高阻故障、低阻故障和闪络性故障三类。由此可见，电力电缆故障的类型复杂多样，而导致这些故障的原因也各不相同，需具有针对性的进行分析，才能更好的对故障点进行定位。

2.导致故障的原因 造成电力电缆故障的原因往往不是单一的，而是多个因素共同作用形成的，如果不及时进行处理，会导致故障事故频繁发生，造成严重的经济财产损失。而对导致电力电缆故障原因的分析总结，发现主要包括以下几方面：

（1）机械损伤造成故障。据相关数据统计发现，导致电力电缆故障的众多因素中，机械损伤占57%，居首位。机械损伤相对于其他故障原因更易区分识别，主要是因为它主要是来自外力的影响，如：土地下沉和滑坡等自然外力的过大拉力，导致电力电缆接口或本体出现断裂损伤、城市建设频繁使电力电缆直接损伤、施工过程中由于机械的牵引力过大也可能导致电力电缆中间接头处断裂。（2）绝缘受潮致使故障。这一造成电力电缆故障的因素多发生在直埋的电缆接头处，主要是电缆制作工艺不够精良，或是电力电缆所处环境潮湿的原因，使得电缆接头处出现水分入侵的现象，将电缆接头处的护套符石出现裂纹，都会导致电缆绝缘度下降出现故障。（3）过电压因素。一般来说，电气设备对地绝缘只能承受相应的电压，多在几十伏到百余伏间。而由于各种因素影响，电气设备绝缘电压都会升高，且往往超过正常数值范围很多，尽管持续时间较短，但也会幸福（是否写错）线电气电缆绝缘闪络或是被击穿的现象。这也就是通常所说的过电压，瞬间的高位电压能够给电力电缆带来较大破坏，造成故障影响电力正常传输。

当然除了上述造成故障的因素外，还有其他因素，如：绝缘老化、产品质量缺陷、过热等，具体见下图所示：

二、电力电缆故障点定位方法分析

1.声磁同步法

当电力电缆出现过电压情况时，故障点被击穿很容易出现电弧，释放声波产生一定的震动，电缆本体也会同时向周围辐射冲击电磁波。为了精确的定位故障点，采用磁性天线可以很好的接收电磁波并将其放大以驱动电压表，电力电缆被击中一次，电压表的指针就会产生一次摆动。通过这一原理，在电力电缆故障点附近，通过观察电压表指针摆动和听电击声音，80%的可能就能判断故障点在这附近。当然这一方法也不是万能的，它对低阻或是金属性接地故障，或是故障点出现在长管内的情况不适用，容易出现误判。

2.声测法

这一电力电缆故障点定位方法主要适用于高阻或是闪络性故障，尤其是高压电缆绝缘层的检查多采用这一方法。它的原理是对电缆故障施加高压，强迫将故障点击穿出现放电情况，这时故障点间隙就会出现机械振动声音，传到地面后造成“啪、啪”声响，通过声音可以十分准确的对故障点进行定位。但是由于出现的声音容易受到外界干扰，因此也存在一定问题。

3.跨步电压法

跨步电压法的使用，主要是通过故障与接脉冲直流电源间，当电流经过故障点时，就会产生一跨步电压，通过定位仪探针就可以进行故障点定位。如：当接近故障点时电位差就会急速增大，在故障点出（处）达到最大值，使信号出现由大到小，再到大的变化过程。当2根定位仪探针在故障点正上方且距离相等时，电位指针指向零，就是故障点的位置。

4.音频感应法

音频感应法是进行电力电缆故障点定位最常使用的方法，多用于电阻小于10Ω的低阻故障的故障点定位，无论是两相短路、三相短路并接地，或是三相短路都可以对故障点进行精确定位。在进行故障点定位时，使用1KHZ音频信号发生器向待检测的电缆通音频电流，并产生电磁波，由地面探头进行电磁信号接收，再将其放大后传输至耳机。根据耳机内电磁信号的强弱来判定故障点的位置，当探头在电力电缆故障点前移动1-2m时，音频信号就会终端，由此判断出信号最强的地方为电力电缆的故障点准确无误。

三、结语

综上所述，电力电缆对于电力正常传输具有重要影响，而由于各种各样的因素导致电力电缆经常出现故障，造成巨大的经济财产损失。为了有效的控制电力电缆故障发生率，必须掌握成熟的电力电缆故障点定位技术，能够及时有效的对故障点位置进行确定，迅速排除相关因素，确保电力传输的正常进行。因此，在现有的故障定点技术基础上，应该进一步深入研究，为保障电力行业的发展提供基础保障。

（作者单位：南乐县供电公司）

作者简介

第一作者：袁伟新，男，河南南乐县人，汉族，大专学历，（南乐县供电公司，营销部，电力电缆方向）

第二作者：李敬川，（南乐县供电公司，运维部）

海底电缆的故障检测及修复工艺 篇12

关键词：海底电缆,故障检测,修复

0 引言

随着海洋石油工业的发展,多样化的海上石油平台日益增加,而作为海上各平台间的动力传输设施的海底电缆,其安全性和重要性越来越广泛地受到关注。由于海底电缆线路具有隐蔽性和重要性,一旦海底电缆发生故障,不但会严重影响海上石油平台的正常生产,造成很大的原油产量损失,而且还会影响平台工作人员正常工作和生活,因此如何准确、及时地检测并修复海底电缆变得尤为重要。

1 海底电缆的故障原因和类型

引起海底电缆故障的原因是多方面的,如海底电缆本身材料或制造、敷设过程中存在缺陷,使其在运行中易受电、热、化学、环境等影响而发生不同程度的老化,导致电缆性能的劣化。但根据目前国内外海底电缆的运行经验,其故障原因大多是外力(如抛锚、拉拽、摩擦、挤压)损伤电缆或海洋生物局部腐蚀电缆等[1]。

按照故障出现的部位,海底电缆故障可分为线芯断线故障、主绝缘故障和护层故障;按故障性质(阻抗性质),海底电缆故障可分为低阻性故障和高阻性故障。低阻性故障也称短路故障,是指故障点处的绝缘电阻下降至该电缆的特性阻抗,甚至直流电阻为零的故障。高阻性故障是指故障点处的直流电阻大于该电缆的特性阻抗的故障,其可再分为断路故障、高阻泄露故障和闪络性故障[2]。

2 海底电缆的故障检测方法

一般电力电缆故障点的查找要经过初测、预定位和精确定位三个步骤[3]。同样,当海底电缆出现故障,在采取停电、断电、放电、验电等基本安全保障措施后,一般先初测,即通过用万用表、兆欧表测直流绝缘电阻(相与相间、相与地间),再根据直流绝缘电阻的测量情况,结合海底电缆的实际情况初步判断故障的类型;然后预定位,即根据故障类型,采用相应的测量方法,测出故障点的大概位置;最后精确定点,即依据已测出的故障点大概位置,沿着电缆的敷设路径仔细测查故障点,直到找出精确的故障点位置。海底电缆的故障检测流程如图1所示。

在确定海底电缆的故障切除点后,通常通过经验数值和手工比较的方法计算所需备用海底电缆长度。在浅海领域(水深50m以内),通过海底电缆修复工艺中最常用的入水角度α(经验值一般接近60°)和近似模拟,可计算出所需备用海底电缆长度。海底电缆修复所需备用电缆长度的计算如图2所示,所需备用海底电缆的最小长度Lmin和切除电缆的最小长度Wmin(包括故障破损段、进水段)的计算式如下:

式中α为故障修复作业时海底电缆的入水角度,H为从海底至维修船舶甲板之间的垂直距离;B为海底电缆维修平台长度的1/2,D为海底电缆故障检测出的破损段,δ为进行海底电缆修复所需的冗余长度。如果切除海底电缆的长度W≤Wmin,则修复海底电缆故障时所需的备用海底电缆长度L应满足L≥Lmin;反之W>Wmin,则L应满足L≥Lmin+W-Wmin。

现以一个海底电缆故障点查找及修复实例对海底电缆的故障检测流程进行说明。2011年3月22日下午JX1-1油矿突然停电,严重影响了各平台正常运行,经排查判断是CEPA平台至WHPB平台的海底电缆出现了故障。2011年3月23日测试人员对故障海底电缆的直流绝缘电阻进行检测,用万用表初测的结果如表1所示。由表1可见,此海底电缆的三相全为低阻性故障,故选择低压脉冲法分别对故障海底电缆的两端进行测试,测试结果如图3所示。从万用表测得的直流绝缘电阻数据可以判断,是海底电缆的三相接地出现了故障,虽无法测量故障海底电缆的全长,但可通过低压脉冲法对故障海底电缆两端的测试获得结果,即故障海底电缆的全长=127.7m+4202.3m=4330m。

由于海底电缆的敷设路径为蛇形路线,因此不能直接按直线长度进行精确定位,需按照海底电缆的实际长度折算成坐标直线距离,如图4所示,图中A点为检测出的海底电缆故障点位置,B点为折算成直线距离后的海底电缆故障点位置。根据海底电缆的故障检测结果,故障点距离CEPA平台127.7m(即图4中的A点),距离WHPB平台4202.3m,按每1000m损失50m为计算标准,可将海底电缆长度127.7m折算成坐标直线距离121.3m(127.7m×950/1000=121.3m,即图4中的B点),由此得出海底电缆故障点的位置在距CEPA平台直线距离121.3m处。后经海底电缆故障抢修项目组检验,该故障定位结果是比较准确的,为海底电缆的故障修复工作起了重要的指导作用。对此次故障原因调查后发现,这是因作业船施工时刮擦到海底电缆,使其受损,又经长时间海水浸泡最终导致海底电缆发生接地故障。

3 海底电缆的修复工艺

由于海底电缆故障的修复工作主要依靠浮吊等作业船舶的支持,因此容易受到天气情况的影响,施工时应避免在阴雨、大雾、大风、浪涌过高等极端天气下进行。不同种类海底电缆的修复工艺不同,本文将针对浅海(水深50 m以内)的交联聚乙烯(XLPE)绝缘铅套粗钢丝铠装海底电缆故障的修复工艺进行介绍[4]。

该类海底电缆典型的修复步骤如下:a.在海底电缆故障点定位后,船舶在拟定的故障点就位。b.潜水员在水下探查,确定海底电缆的故障位置,然后用高压水枪或其它吹泥设备,沿海底电缆走向将拟定故障点处海底电缆冲出,由水深、电缆可弯曲半径、故障点切除余量等因素决定需冲出的海底电缆长度。c.计算需要的备用海底电缆长度。d.潜水员在水下先切割电缆,然后在去除破损段的海底电缆两头安装防水组件并做好标记(标记为1号和2号)。e.采用就位在海底电缆断点1号标记处附近的浮吊,将故障海底电缆吊出水面并固定在作业平台上,在切除损坏点和进水部分后,对海底电缆进行导体直流电阻、绝缘电阻、铅护套直流电阻均匀性等测试和耐压试验,以排除其他故障情况[5]。f.采用海底电缆的专用接头将备用海底电缆与1号标记处的海底电缆端连接,再一起放回海底。g.将浮吊移至海底电缆断点2号标记处,将故障海底电缆吊出水面并固定在作业平台上,在切除损坏点和进水部分后,对海底电缆进行导体直流电阻、绝缘电阻、铅护套直流电阻均匀性等测试和耐压试验,以排除其他故障情况。h.采用海底电缆的专用接头将备用海底电缆与2号标记处的海底电缆端连接,再一起放回海底。i.对修复后的整根海底电缆进行导体直流电阻、绝缘电阻、铅护套直流电阻均匀性等测试和耐压试验,确认以上测试结果均满足最新API Spec17E标准[6]。

4 海底电缆的故障预防措施

海底电缆是海上各类平台间必备的动力传输设施,其重要性不言而喻,但因其所处环境(海洋环境)的特殊性,使得维护和保养工作非常困难,一旦损坏,往往会造成严重的损失。安全、规范、合理地进行海底电缆的施工,以及加强在海底电缆使用过程中的维护工作,对预防海底电缆故障尤为重要,因此建议采取以下预防措施:

(1)规范海底电缆的施工工艺,严格按照规范标准执行海底电缆的施工全过程,最大限度地避免海底电缆在敷设、掩埋、修复等过程中造成永久性的损伤缺陷,从而保证海底电缆的正常运行年限。

(2)收集整理相关的海底电缆资料,跟踪海底电缆的使用状况,定期对海底电缆进行检测并记录相关的数据。密切关注海底电缆在操作使用过程中各种参数的变化情况,及时分析判断海底电缆的使用状况。

(3)规范管理船舶的停靠、抛锚等活动,船舶在油田海域抛锚时应先取得油田管理方的许可,由油田管理方提供允许的抛锚坐标,方可在允许的指定区域抛锚。

(4)经常对海底电缆护管、锚固件等进行例行检查,发现损坏立即修复,防止护管断裂使沿海海底电缆落入海中。

(5)加强巡视工作,平时在油田值班的工作船,应经常沿海底电缆的敷设路径巡视,以防过往船舶及渔业捕捞作业等危及海底电缆的运行安全。

(6)做好应急方案和应急计划,一旦海底电缆出现故障可及时修复,将损失降到最低。

5 结束语

本文针对浅海油田海底电缆出现故障,探讨了海底电缆故障检测及修复工艺。文中提出的检测维修技术在SZ36-1、JZ21-1和JX1-1等油田的海底电缆维抢修工程中得到了多次应用。

参考文献

[1]徐丙垠.电力电缆故障探测技术[M].北京:机械工业出版社,1999.

[2]杨忠,周鑫,牛海清.电力电缆故障定位技术综述[J].电气应用,2008(21):86-90.

[3]张文国,刘效国,曹志阳.海底电缆修复工艺及方法[J].电工技术,2010(6):56-57.

[4]韩伯锋.电缆故障闪测原理与电缆故障测量[M].西安:陕西科学技术出版社,1993.

[5]韩伯锋,张栋国.电缆故障闪测原理与电缆故障测量[J].电工技术,1991(10):41-43.