电缆故障点查找方法

电缆故障点查找方法（精选7篇）

电缆故障点查找方法 篇1

0引言

随着社会的进步和经济水平的提高, 我国电力系统也得到了快速发展。电缆线路, 尤其是交联聚乙烯电力电缆, 以其结构简单、负载能力强、机械强度高、绝缘性能好且易于安装、施工和维护等优点, 逐渐取代了架空线路, 成为高压输电线路的重要组成部分。然而, 由于高压电缆往往埋在地下, 故障的分析判断与故障点的查找比较困难。如何快速地判断故障的原因及位置, 尽快排除故障, 恢复供电, 具有非常重要的现实意义。本文结合笔者的工作经验, 对高压电缆的故障分析判断与故障点查找谈谈自己的看法, 以供同行参考。

1高压电缆故障概述

1.1电缆老化, 绝缘性能下降

电缆在投入使用一段时间后, 其绝缘性能就会大大降低, 这是由于电缆绝缘老化导致的, 这个阶段电缆的故障率会大幅上升。老化是指电缆的绝缘材料在一定的内外因素的综合影响下发生物理与化学反应, 使得材料的物理性能出现不可逆转的下降, 最后丧失其使用价值。高压电缆投入运营以后, 会受到电、机械、光、热以及化学等因素的作用而发生老化, 影响运行寿命。老化的原因主要有局部放电、电树枝老化、水树老化和热老化。对于高压电缆, 运行时间超过30年的老化属于正常老化, 而由于各种因素在较短年限内发生的老化属于过早老化, 其主要原因有以下几点:

(1) 电缆选型不合适, 长期超负荷工作, 大大加速了电缆的老化进程。

(2) 线路靠近热源, 使电缆局部或整体长期受热, 引起热老化。

(3) 电缆周围环境中有能与电缆绝缘层发生不利化学反应的物质, 从而引起电缆过早老化。

1.2附件故障

若不出现人为破坏和自然灾害等影响, 电缆一般都能稳定运行。电缆最容易出现故障的就是电缆之间的接头和终端这类附件处。电缆附件的制作工艺要求很高, 气孔、杂质等要严格控制在一定范围内, 若达不到要求, 电缆在运行过程中就很容易引起局部放电和绝缘击穿。附件故障具体原因有以下几个方面:

(1) 电缆的中间接头、终端制作质量不高。例如在剥离半导体、导线压接、电缆接头与密封、导体连接管压接、终端或中间接头金属屏蔽层接地的制作过程中, 工艺不符合相关技术要求, 从而引起故障。

(2) 选材不当很可能导致电缆附件的热膨胀系数和本体相差较大, 这就很容易造成电缆附件和本体不能同时收缩膨胀, 致使密封性能降低, 导致水分或空气进入电缆附件中, 造成短路故障的发生。

(3) 制作电缆接头时忽视周围环境湿度, 导致击穿事故发生。电缆接头制作过程中若周围环境湿度过大则很容易破坏电缆的绝缘性能, 甚至形成贯穿性通道, 引起电缆击穿。

1.3电缆护层故障

电缆护层的存在是为了保护电缆主体免受侵蚀损坏。电缆敷设过程中一般都选择最短路径, 因而很可能途经各种复杂的腐蚀环境。电缆的外护套就是为了使有金属护套的电缆免受环境侵蚀, 对无金属护套的电缆还能起到密封的作用。电缆护层还应保证良好的绝缘性, 使有金属护层的电缆能保证对地绝缘, 避免在金属护层上形成感应电压。

电缆护层故障会引起金属护层环流增大, 对电缆传输容量构成影响, 也会导致空气和水分与金属护层接触发生腐蚀反应, 进而危害电缆主体。电缆护层故障原因主要有以下3种:

(1) 电缆本体及附件在生产过程出现质量问题, 电缆护层有缺陷。

(2) 电力电缆施工时没有严格按照工艺要求进行, 施工质量较差, 导致护层故障。

(3) 由于市政、地铁、房地产建设等野蛮施工, 电缆护层受到外力破坏。

2故障分析与故障点查找

2.1电缆故障分析

电缆故障一般可分为高阻、低阻故障;闪络、封闭故障;接地、短路、断线, 混合故障;单相、两相、三相故障。电缆故障分析需要先判断故障的类型, 并根据故障的原因做进一步检测, 以节省时间, 提高诊断效率。故障的粗测和精测也需要检修人员根据实际情况进行选择, 这样才能更为有效地掌握故障情况, 从而有利于进行进一步的综合诊断。

观察故障现象并进行分析一般能对电缆故障的性质进行初步判断。比如说电缆发生的是短路故障还是接地故障能依据故障现象进行判断, 但具体是两相短路还是三相短路亦或是混合故障则无法准确分析。对故障进行初步判断后, 就应进行绝缘电阻的测定或导通试验, 从而进一步判断故障类型。测量绝缘电阻, 就是使用兆欧表 (1kV以下的电缆用1kV的兆欧表, 1kV以上的电缆用2500V的兆欧表) 来测量电缆线芯之间和线芯对地的绝缘电阻;导通试验则是将电缆的末端三相短接, 用万用表在电缆的首端测量线芯之间的电阻。

2.2电缆故障测距

(1) 电桥法。电桥法是一种经典测试方法, 操作简便、测量精确度高, 适用于除高阻和闪络型故障以外的其他故障检测。这是因为一般灵敏度的电表无法检测出高阻故障导致的微小电流。故障电阻甚至会由于故障点烧断而升高, 亦或是故障电阻过低导致永久短路, 这都影响后期放电声测法测定具体的故障点。

(2) 低压脉冲反射法。运用低压脉冲反射法测试时, 向电缆注入一低压脉冲, 该脉冲沿电缆传播到阻抗不匹配点, 如短路点、故障点、中间接头等, 脉冲产生反射, 回送到测量点被仪器记录下来, 通过识别反射脉冲的极性, 可以判定故障的性质。这种方法可用于测量电缆的低阻、短路与断路故障。它通过观察故障点反射脉冲与发射脉冲的时间差测距, 因此比较简单和直观, 同时不需要知道电缆的准确长度等原始技术资料。根据脉冲反射波形还可容易地识别电缆接头与分支点的位置, 但其不能用于测量高阻与闪络型故障。

(3) 脉冲电压法。高阻与闪络性故障常用脉冲电压法测定。这种方法使用了半个世纪之久, 测定一直很精确。这种方法是对故障电缆通入直流高压或脉冲高压信号使故障处击穿, 通过测量观察点和故障点之间脉冲电压的间隔时间确定故障点位置。这种方法不需将故障点烧穿, 且测试速度较快, 测试过程也相对简单、易于操作, 因而对电缆故障检测有重大贡献。

2.3故障点的精确定位

通过以上几种方法进行电缆故障测定后, 可对电缆故障发生的位置有一个模糊的定位, 但进一步精确定位故障可使故障的排除工作更加便捷。在进行电缆故障精确定位前, 要先了解电缆材料的具体信息、电缆敷设的方位走向以及接头位置等。如果原始施工资料不齐全, 即使知道电缆的故障距离, 也不知道具体位置, 则可借助电缆路径探测仪先测定电缆的具体敷设路径, 再进行下一步的动作。

利用声磁同步法可测定高阻和闪络型故障发生的具体位置。在电缆一端施加高压脉冲后, 故障点会发生伴随声音信号和电磁信号的放电, 由于交联聚乙烯电缆内部存在大量无规则的气隙, 放电时击穿处发出的声音会在电缆的填充物内漫射。这种方法最好选择在夜间比较安静时使用, 既能收到明显的磁场信号, 还可避免噪声对放电声音的影响, 有利于监听具体的故障位置。

对于故障电阻小于10Ω的低阻型的特别故障, 放电声微弱, 甚至没有放电声, 这时声波检测仪器就会丧失作用。这种情况下, 可在电缆故障相注入冲击电压信号, 冲击电流经过故障点后流回电源, 由于电磁耦合作用会感应出磁场, 可通过电缆路径仪器或磁场感应仪器从电压发射器的一侧开始测量, 磁场信号明显变弱或突然中断消失的地方就是故障点。

3结语

在高压电缆故障中, 电缆接头处的故障占了比较大的比重, 这种故障肉眼就能很快发现, 易于检测, 而线缆中间段的故障检测难度则比较大。作为现场测试人员, 一定要加强学习, 注意分析各种故障波形与正常波形的区别, 在实际工作中认真总结、积累经验, 提高故障分析与检测的水平。

参考文献

[1]戴静旭, 刘杰, 王彦伟, 等.高压电缆故障原因分析及对策措施[J].高电压技术, 2004 (Z1)

[2]刘军.高压电缆头故障的防治对策[J].城市建设理论研究:电子版, 2011 (29)

电缆故障点查找方法 篇2

【关键词】快速查找；继电保护；故障点；有效方法

1.继电保护常见的故障分析

根据现阶段我国电力系统运行过程中继电保护故障情况来看，可以将继电保护故障分为以下几个类型：（1）产源故障。产源故障就是指继电保护装置的生产制造过程中存在质量问题，从而导致其运行过程中出现故障。继电保护装置属于技术性的产品，在生产过程中应该加强对其质量的控制，同时在装置安全前需要对其进行仔细的检查，避免劣质产品运用到电力系统中；（2）整定故障。整定故障指的是在继电保护装置运行前，由于对其相关技术参数等设定不合理，导致继电保护运行故障发生，这一类故障的发生主要因素为人为因素；（3）管理故障。管理故障指的是继电保护装置在运行过程中，由于对其的管理、维护等工作不到位引起的装置损坏，引起故障发生。

2.继电保护故障点快速查找方法

1）替代法。替代法指的是在繼电保护装置发生故障后，将可能发生故障的元件用新的元件替代，并对比替换前后继电保护装置运行的状态，以此判断继电保护故障点是否位于替换元件的位置。利用这种查找方式，能够准确的找出继电保护故障点，但是如果替换前后继电保护装置运行状态一致，还需要从新替换新的元件，会增加查找故障的时间。

2）短接法。短接法指的是利用短线接入的方式，不断的变化接入位置，以切换继电保护装置运行回路中运行状态，将其与正常运行状态进行对比，实现对故障点的查找。利用短接法进行故障点查找过程中，可以查找到的故障主要包括切换继电器误动、电磁失灵等等。例：下图为刀闸电气闭锁原理图，可知刀闸闭锁回路主要包括断路器三相位置、03G-1、03G-2、测控屏逻辑闭锁等组成。由于BS1以及BS0是电源零线回路，一般不用于测量，但能够将通过人为短接，模拟系统连通状态，最终找出具体的故障位置。

3）参照法。参照法指的是对比继电保护系统运行的参数与正常运行的标准参数，以此分析继电保护故障的形式以及故障点，同时还能够对可能发生故障点进行相关的测试，计算实际数值与理论数值之间的差距。一方面，利用参照法可以对现行继电保护回路实施改造，将运行设备更换，同时对二次接线运行情况进行观察，对比相同设备运行的具体情况，判断设备是否存在故障。对现行回路中控制开关实施换线，在理论上系统运行应该正常，但是如果发现系统运行出现开关闭合异常，则说明二次接线存在接错故障；另一方面，可以通过对比现行继电器显示值，判断其是否发生故障，即对比几个继电器的整定参数以及测试值，分析继电器是否发生故障。如果发现其存在故障，应该立即进行处理或更换。

4）逐项拆除法。该方式是按照现行继电保护二次回路中元件的顺序，将其逐一的进行拆除，然后按一定的顺序进行逐个回装。可以根据回装顺序的不同，对比回装前后以及拆装前后的状态，实现对故障点的查找。在确定故障点所处回路后，就可以对该回路中的元件实施二次拆除，与上述方式一样，知道确定准确的故障点。通常情况下，采用这种故障点查找方式对掉牌未复归、直流接地故障等具有明显的检查效果。如果电压互感器熔丝被烧断，继电保护回路中会发生短路故障，采用拆除查找法可以从互感器二次短路的总引线出发，逐个分离端子，然后逐个恢复，当出现故障时停止，随后对各个分支路进行逐个排除。

5）直观检查法。直观检查法就是对继电保护装置以及线路进行观察，如果发现线圈烧坏、线头脱离等，结合滤波器测至上桩头，打开可发现滤波器内高频电路连接芯线断线。检修或运行人员改动操作亦会形成一些缺陷，这就可对变动内容是否存在进行直接检查。下发操作断路器命令后，观察跳闸线圈或合闸线圈能动作，则说明是正常电气回路，便可确定故障在机构内部。现场如直接观察到哪元件发出浓烈焦味，或继电器内部有明显发黄等，可对故障作出快速确认，这时对损坏元件及时更换便即可。

6）带负荷检查。对于新建的变电站PT，需要对电压互感器实施二次核相，并进行必要的极性检查。这是由于开口三角电压三次绕组容易发生极性错误，在现场利用带负荷检查法能够及时的发现问题，提高系统运行的安全性。带负荷检查在继电保护故障检查中的应用一般是继电保护检查工作最后一个阶段，是对交流回路是否存在问题的检查途径。在实际的故障点查找中，首先需要选择好合适的参考对象；其次需要对系统电压电流潮流方向进行确定。另外，在查找过程中需要对所测电压相位、所测电压大小等是否与潮流相同。

7）点位测量法。该方法指的是通过对二次回路个节点电压、点位变化情况的监测，判断继电保护回路中的故障点。采用点位测量法能够有效的查找出断线、拒合、开关拒分、指示灯不亮等故障。如下图所示，在断路器发出断线光字牌时，若905回路中测量的对地点位为+110v，这就说明给继电器回路处于正常状态；然后对7（A、B、C）位置对地点位，若测得点位为-110v，说明继电器连接存在问题。

3.总结

总之，继电保护装置是电力系统中重要的一部分，对电网安全运行具有十分重要的意义。需要相关人员，根据自身经验以及专业知识，选择合适的故障点查找方法，以便快速确定故障点，并及时的进行故障处理，提高我国电力系统运行的安全与稳定，促进我国电力事业健康发展。

参考文献

[1]杨邵峰.继电保护故障查找方法分析[J].科技专论，2012，26（7）：124-125.

电力电缆故障点分析及查找 篇3

关键词：电力电缆,故障点分析,查找办法

1 电力电缆对于社会发展的作用

电力行业作为我国的经济支柱产业之一, 始终在国民经济中占有重要位置, 回顾电力电缆的发展历程, 起源于新中国成立之后, 随着社会主义经济的发展, 各项体制制度的完善, 以及科学水平的提升, 与生产、生活密切相关的电缆工业终于从无到有, 由小变大, 不仅规模和数量日益扩大, 而且所生产的产品技术与工艺水平都得到突飞猛进, 在国家大力支持基础公共设施建设的同时, 其对国民经济状况的影响也越来越大, 例如:据有关调查统计, 我国的电缆工业从发展以来, 生产技术水平已经达到或者接近世界的先进水平, 电力电缆年产值达到了惊人的900亿元, 占国民经济总产值的2%, 由此不难看出, 电力电缆的运行程度好坏直接影响着国家的经济发展, 而由于电力行业中很多电气火灾事故都源于电缆的故障, 所以完善电缆的施工质量, 加强维护措施, 将有利于排除电力电缆的安全隐患, 发挥出其对于维护社会秩序安全、稳定发展的重要作用, 因此, 针对电力电缆的故障点进行及时、细致、深入的分析与查找, 进而一并解决显得尤为必要。

2 常见的电力电缆故障点分析与总结

2.1 短路或接地电力电缆故障

短路故障是电力电缆中最常见的故障之一, 一般其有高电阻短路和低电阻短路之分, 常伴随电缆的两芯或三芯短路, 而当电缆发生短路故障之后, 常会发生短路保护装置当中的熔丝被烧断, 形成跳闸现象, 而且会散发出一种绝缘烧焦的气味, 这时的故障点就产生于短路, 而接地故障同样分为低阻接地与高阻接地, 二者无论从判断工具方面, 还是自身性质的划分都有差异, 通常来说, 可以利用低压电桥测得并且接地电阻小于20-100Ω的成为低阻故障, 而接地电阻高于100Ω, 且需要使用高压电桥才能测得的则为高阻故障, 一旦发生此类事故, 接地所用的监视装置会发出信号, 漏电继电保护装置馈电开关产生跳闸。

2.2 断线电力电缆故障

断线故障的发生常会产生两种状况, 一种属于高阻断线故障, 那么另一种必然是低阻断线故障, 而形成断线故障的原因一般是故障电流将电缆完全烧断, 或者电缆受到了强烈的机械外力被拉断, 所以在实际的过程当中, 易形成完全断线或者不完全断线。

2.3 开路或闪络电力电缆故障

除了以上的故障外, 在电力电缆的运行过程中还易形成开路故障, 这时, 不仅电缆故障点的绝缘部分材料受到损害, 而且电缆的金属部分受到此影响会产生断线, 比如:比较常见的有单相断线、两相断线以及间相断线, 在发生这种故障之时, 一相或数相的导体均不连续, 使得电压无法传送到终端设备上, 又或者终端设备即使接收到电压但承载能力大大降低, 终会影响电力系统的正常供电, 另外, 电缆终端上也会出现闪络故障, 这种情况多发生于电压值过大或者持续升高之后, 使电缆绝缘材料被击穿, 遭遇严重损坏, 进而产生故障, 而通常低电压的时候不会发生。

3 电力电缆故障点查找办法

电力电缆的故障排查通常要经过故障诊断、故障测距、故障定点三个阶段来进行, 第一步对电缆的故障诊断, 将有利于检查人员了解故障的严重程度, 属于什么类型, 比如:是短路故障还是断线故障, 是高阻故障还是低阻故障, 这样方便于施工技术人员更具不同性质的故障, 采取不同的手段措施去解决, 也为下一步对电缆的测距和定点提供参考, 第二步进行故障测距, 也成为粗测法, 主要通过使用相关仪器在电缆的一端测得故障的距离, 一般可以采用以下方法:

3.1 电桥法测距

所谓电桥法, 是通过利用在均匀长度的电缆中, 电缆缆芯与自身长度成正比的比例关系, 将故障点两边电阻引入电流电桥, 计算出其比值, 进而获得测量端距故障点的实际距离, 需要注意的是, 电桥法所测得结果虽然较为精确, 理论上可以达到7%, 但是针对高阻故障的检查结果并准确, 也就是说该方法要求接触电阻要尽可能小, 故障点的绝缘电阻需要在20kΩ以下才行, 而且要求电源电压不可过高, 这样, 才能保证电桥法正常发挥出其作用。

3.2 低压脉冲反射法与高流电压脉冲法测距

通常把低压脉冲反射法也称为雷达法, 主要通过对发射脉冲与故障点反射脉冲之间的时间差计算来确定测距的, 对于判断故障点的性质类型十分有利, 比如:通过此种方法, 可以轻而易举的解决电缆短路、电缆开路、低阻击穿、断路等故障问题, 简单而直观, 易于操作, 由此可见低压脉冲反射法还是具有一定针对性的, 并不是万能的, 像出现闪络故障或者高阻故障, 此种方法便无能为力了;而高流电压脉冲法, 正是针对闪络故障和高阻故障而研制的, 同时也能有效解决接地故障, 经常发生在终端头上或者中间的接头处, 其优势在于无需将故障点烧穿再进行测距, 把冲击电压波形记录下来, 目前的应用比较广泛, 不失为故障测距的一种良好方法。

3.3 行波法和闪络法测距

对于电缆的故障测距, 行波法也是一个有效的方法, 在电流行波与电压在线路中拥有固定的传播速度的基础上, 将行波一次往返于测量点和故障点的时间进行计算, 进而得出测距, 而行波信号分为电流行波信号和电压行波信号, 两种不同信号的获取难易程度, 运用方法各不相同, 一般来说, 电流行波的测距方法较为常用, 因为电压的行波信号很难捕捉到, 而电流的行波信号非常强, 相比之下, 当然选择效率高、快捷易于操作的;与此同时, 闪络法的使用, 也增加了电力电缆故障点排查的把握, 由于故障点瞬间放电形成反射波, 而促使高电压产生对故障点放电的结果, 在这其中, 直闪法和冲闪法都属于闪络法的一种, 前者具有测量准确、直观简单、易于观察操作的优点, 而后者则尽管应用范围比较广, 但是准确性、辨识度都有待提高, 这就是两者之间的差异, 可谓格局特点和优势, 需要更具实际的故障情况来具体分析和运用。

第三步所进行的故障定点, 简单的来说, 就是根据上一步故障测距的数据结果, 在电缆的路径方向找到故障地大概位置, 并通过相关定点方法进一步缩小范围, 最终确定故障点的具体方位, 这种方法通常也叫精测, 在实际的实施过程当中, 可以运用放电声测法或者其它办法来最终确定故障点的位置, 通过对故障点的放电声音来找出放电的故障来源的精确位置, 特别应该倍加注意的是, 一旦使用此方法, 必须安排人员在电缆的末端及设备端进行仔细地监控, 以保证安全, 从而及时快速地找出电缆故障并加以解决。

4 结束语

电缆故障查找方法及精确定位 篇4

随着城市建设的发展, 电力电缆输电线路不断延伸与扩展, 同时在市区原有架空输电线路逐步由电缆取代更新, 所以供电网络中电力电缆所占的分量越来越重, 数量也日益增多。与此同时, 电缆本身随运行时间累计增加, 带来绝缘老化、受潮腐蚀及外力损伤的概率也增多, 导致电力电缆运行中故障次数增加, 给工农业生产和民生造成重大损失和不安全局面, 所以, 一方面要防患于未然, 采取积极的组织措施和技术措施来保证电缆的正常运行, 另一方面, 一旦发生电缆运行事故, 能迅速寻找出故障点及时处理, 消除故障, 恢复正常供电, 尽可能将事故损失减少至最低。

1 电缆故障的成因及性质

造成电缆故障的原因主要有以下几种: (1) 外力损伤。电缆的很多故障是由于敷设安装时造成的机械损伤或敷设后在电缆线路上施工造成的外力损伤而直接引起的。有时虽然损伤轻微, 但在几个月甚至几年后其损伤部位的绝缘将逐渐降低而导致击穿。 (2) 绝缘受潮。附件密封不良或本体有小孔及电缆长期在潮湿的环境中运行导致电缆绝缘层受潮, 电缆绝缘性能降低。 (3) 长期过负荷运行。由于过负荷运行, 电缆的温度会随之升高, 尤其在炎热的夏季, 电缆的温升常常导致电缆薄弱处和对接头处首先被击穿。 (4) 制造质量、设计质量、施工质量不符合标准。设计和制作工艺不良, 不按规程要求制作, 也往往是形成电缆故障的重要原因。 (5) 化学腐蚀导致电缆故障。电缆保护层受地下酸碱腐蚀而导致绝缘被破坏。

电缆故障性质主要有: (1) 低阻接地故障。 (2) 高阻接地故障。 (3) 短路故障。 (4) 断线故障。 (5) 混合故障。

2 电缆故障查找方法

根据仪器和设备的测试原理, 电缆故障初测可分为电桥法和脉冲法两大类。

2.1 电桥法

用直流单桥测量电缆故障是测试方法中最早的一种, 目前仍广泛应用。尤其在较短电缆的故障测试中, 其准确度仍是最高的。电桥法适用于低阻单相接地和两相短路故障的测量。

1) 单相接地故障的测量

测试单相接地故障接线如图1所示。

若电缆长度为L, 故障点距离起始端距离为LX, 则当电桥平衡时, 有:

2) 两相短路故障的测量

基本上和测量单相接地故障一样, 所不同之处就是利用两短路相中的一相作为单相接地故障中的地线, 以接通电桥的电源回路。其测量方法和计算方法与单相接地故障完全相同。

2.2 脉冲法

脉冲法是应用行波信号进行电缆故障测距的测试方法, 分为低压脉冲法、闪络法、二次脉冲法。

1) 测试原理

在测试时, 从测试端向电缆中输入一个脉冲行波信号, 该信号沿着电缆传播, 当遇到电缆中的阻抗不匹配点 (如开路点、短路点、低阻故障点和接头点等) 时会产生波反射, 反射波将传回测试端, 被仪器记录下来。假设从仪器发射出脉冲信号到仪器接收到反射脉冲信号的时间差为Δt, 也就是脉冲信号从测试端到阻抗不匹配点往返一次的时间为Δt, 如果已知脉冲行波在电缆中传播的速度是v, 那么根据公式L=vΔt/2即可计算出阻抗不匹配点距测试端的距离L的数值。

行波在电缆中传播的速度v, 简称为波速度。分析表明波速度只与电缆的绝缘介质材料有关, 而与电缆线径、线芯材料以及绝缘厚度等几乎无关。油浸纸绝缘电缆的波速度一般为160 m/μs, 而对于交联电缆, 其波速度一般在170～172 m/μs之间。

2) 低压脉冲法

低压脉冲法主要用于测量电缆断线、短路和低阻接地故障的距离, 同时还可用于测量电缆的长度、波速度和识别定位电缆的中间头、T形接头与终端头等。

3) 闪络法

对于闪络性故障和高阻故障, 采用闪络法测量电缆故障, 可以不必经过烧穿过程而直接用电缆故障闪络测试仪进行测量, 从而缩短了电缆故障的测量时间。其基本原理和低压脉冲法相似, 也是利用电波在电缆内传播时在故障点产生反射的原理, 记录下电波在故障电缆测试端和故障之间往返一次的时间, 再根据波速来计算电缆故障点位置。由于电缆的故障电阻很高, 低压脉冲不可能在故障点产生反射, 因此在电缆上加上一直流高压 (或冲击高压) , 使故障点放电而形成一突跳电压波, 此突跳电压波在电缆测试端和故障点之间来回反射。用闪络测试仪记录下两次反射波之间的时间, 用L=vΔt/2这一公式来计算故障点位置。

4) 二次脉冲法

二次脉冲法是近几年来出现的比较先进的一种测试方法, 其基本原理是:通过高压发生器给存在高阻或闪络性故障的电缆施加高压脉冲, 使故障点出现弧光放电, 由于弧光电阻很小, 在燃弧期间原本高阻或闪络性的故障就变成了低阻短路故障。此时, 通过耦合装置向故障电缆中注入一个低压脉冲信号, 记录下此时的低压脉冲反射波形 (称为带电弧波形) , 则可明显地观察到故障点的低阻反射脉冲;在故障电弧熄灭后, 再向故障电缆中注入一个低压脉冲信号, 记录下此时的低压脉冲反射波形 (称为无电弧波形) 。此时因故障电阻恢复为高阻, 低压脉冲信号在故障点没有反射或反射很小。把带电弧波形和无电弧波形进行比较, 两个波形在相应的故障点位上将明显不同, 波形的明显分歧点离测试端的距离就是故障距离, 如图2所示。

3 电缆故障精确定点

电缆故障的精确定点是故障探测的重要环节, 目前比较常用的方法是冲击放电声测法、声磁信号同步接收定点法、跨步电压法及主要用于低阻故障定点的音频感应法。

3.1 冲击放电声测法

冲击放电声测法是利用直流高压试验设备向电容器充电、储能, 当电压达到某一数值时, 球间隙击穿, 高压试验设备和电容器上的能量经球间隙向电缆故障点放电, 产生机械振动声波, 用入耳的听觉予以区别。声波的强弱决定于击穿放电时的能量。能量较大的放电, 可以在地坪表面辨别, 能量小的就需要用灵敏度较高的拾音器 (或“听棒”) 沿初测确定的范围加以辨认。

3.2 声磁信号同步接收定点法

声磁信号同步接收定点法 (简称声磁同步法) 的基本原理是:向电缆施加冲击直流高压使故障点放电, 在放电瞬间电缆金属护套与大地构成的回路中形成感应环流, 从而在电缆周围产生脉冲磁场。应用感应接收仪器接收脉冲磁场信号和从故障点发出的放电信号。仪器根据探头检测到的声、磁两种信号时间间隔为最小的点即为故障点。声磁同步检测法提高了抗振动噪声干扰的能力, 通过检测接收到的磁声信号的时间差, 可估计故障点距离探头的位置。比较在电缆两侧接收到脉冲磁场的初始极性, 亦可在进行故障定点的同时寻找电缆路径。这种方法定点的最大优点是, 在故障点放电时, 仪器有一个明确直观的指示, 从而易于排除环境干扰, 同时这种方法定点的精度较高, 信号易于理解、辨别。

3.3 跨步电压法

通过向故障相和大地之间加入一个直流高压脉冲信号, 在故障点附近用电压表检测放电时两点间跨步电压突变的大小和方向, 来找到故障点方法。这种方法的优点是可以指示故障点的方向, 对测试人员的指导性较强;但此方法只能查找直埋电缆外皮破损的开放性故障, 不适用于查找封闭性的故障或非直埋电缆的故障。

3.4 音频信号法

音频信号法主要是用来探测电缆的路径走向。在电缆两相间或者相和金属护层之间 (在对端短路的情况下) 加入一个音频电流信号, 用音频信号接收器接收这个音频电流产生的音频磁场信号, 就能找出电缆的敷设路径;在电缆中间有金属性短路故障时, 对端就不需要短路, 在发生金属性短路的两者之间加入音频电流信号后, 音频信号接收器在故障点正上方接收到的信号会突然增强, 过了故障点后信号会明显减弱或者消失, 从而找到故障点。这种方法主要用于查找金属性短路故障或距离比较近的开路故障的故障点, 对于故障电阻大的短路故障或距离比较远的开路故障则不适用。

4 典型事例

2011年6月11日苏州高新区某电缆出现故障, 电缆型号为10 k V交联聚乙烯电缆, 电缆长度950 m。

到达现场后先将电缆两端解开, 进行绝缘电阻试验, 得到数据为AB、BC、CA相间绝缘电阻均为10 GΩ, A、B相线芯对地绝缘电阻为10 GΩ, C相线芯对地绝缘电阻为500Ω。

经过判定为C相高阻接地故障, 所以选用二次脉冲法和声磁同步法进行电缆故障查找。

在故障电缆的一端利用二次脉冲法对其进行故障初定位, 得到波形如图3所示, 因此判断故障点应在距离电缆起始端196 m附近。

在该故障电缆距离起点的185～205 m处利用声磁同步法进行精确定点, 发现在198 m处声磁时间差值最小且耳机放电声音最大, 于是在此处开挖, 并找到电缆故障点, 确认为电缆上方工地挖掘机施工时损坏电缆外绝缘所致。

室外电缆敷设及故障的查找方法 篇5

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。

电缆故障点查找方法 篇6

1 电力电缆故障原因及类型

1.1 电力电缆的故障原因可大致归纳如下

(1) 机械损伤。 (2) 绝缘老化变质。 (3) 化学腐蚀。 (4) 设计和制作工艺不良。 (5) 过电压。

1.2 电力电缆故障类型

电缆故障从形式上可分为串联与并联故障。串联故障是指电缆一个或多个导体 (包括铅、铝外皮) 断开。通常在电缆至少一个导体断路之前, 串联故障是不容易发现的。并联故障是指导体对外皮或导体之间的绝缘下降, 不能承受正常运行电压。实际的故障组合形式是很多的, 几种可能性较大的故障形式是一相对地、两相对地和一相断线并接地。电缆故障定义为:无损坏故障、开路故障、短路故障。而电缆故障分为:开路故障、低阻故障和高阻故障三种类型。

2 电缆故障测距方法分析

2.1 低压脉冲反射法

通过计量发射脉冲和故障点反射脉冲之间的时间差△t来测取故障距离。若设脉冲电波在电缆中的传播速度为v, 则电缆故障距离S可由下式计算:S=0.5v△t。低压脉冲反射法适于测定电缆的低阻和开路故障, 也可用于校对电缆的全长和显示电缆中间接头的位置, 还可用于测定电缆的波传播速度, 测量准确率较高, 应用较广。

2.2 脉冲电压法

又称闪测法, 是20世纪70年代发展起来的用于测量高阻与闪络性故障的方法。该方法首先将电缆故障点在直流高压 (直闪法) 或冲击高压 (冲闪法) 信号下击穿, 然后记录下放电脉冲在测量点与故障点往返一次所需的时间, 再根据电波在电缆中的传播速度, 就可算出故障点的距离。该方法测试速度快, 波形清晰易判。但其接线复杂, 分压过大时对人和仪器有危险。

2.3 脉冲电流法

这是20世纪80年代初发展起来的一种测试方法, 以安全、可靠、接线简单等优点显示了强大的生命力。它与脉冲电压法大致相同, 区别只在于:脉冲电流法是通过一线性电流藕合器来测量电缆故障击穿时产生的电流脉冲信号。脉冲电流法也包括直闪法和冲闪法两种类型。直闪法用于测量闪络性高阻故障;而冲闪法主要用于测量泄漏性高阻故障, 也可测量闪络性高阻故障。直闪法测量线路中包括:电流耦合器、调压器、高压试验变压器、整流硅堆、储能电容。测量时, 调整仪器从0开始给电缆加直流电压, 当电压升到一定值时, 故障点闪络放电, 线性电流耦合器输出第一个电流脉冲。放电脉冲到达故障点后又被反射, 折回到仪器端。这一过程不断进行, 直到放电过程结束, 则故障点到测量端的距离可由此计算出来。冲闪法测量线路中则有一球间隙, 用以改变加到电缆上的冲击电压高低和放电间隔时间。测量时从0调节T, 当电压增加到某一值时, 球间隙G击穿, 使电容对电缆芯线放电。当电压信号幅值大于故障点临界击穿电压, 则高压信号沿电缆行进到故障点一定的时间后, 故障点电离, 击穿放电。闪测仪将记录到相应的波形, 则故障点到测量端的距离可由此计算出, △t表示相邻两个同极性脉冲 (第一个脉冲除外, 因为故障点击穿有延时) 的时间差。

2.4 二次脉冲法

20世纪90年代, 国外发明二次脉冲法。它先用高压脉冲将故障点击穿, 在故障点起弧后熄弧前, 由测试仪器向电缆耦合注入一低压脉冲。此脉冲在故障点闪络处 (电弧的电阻值很低) 发生短路反射, 并记忆在仪器中。电弧熄灭后, 测量仪器复发一测量脉冲通过故障处直达电缆末端并发生开路反射, 比较两次低压脉冲波形可非常容易地判断故障点 (击穿点) 位置。二次脉冲法使得电缆高阻故障的测试变得十分简单, 是目前电力电缆故障离线测试最先进的基础测试方法。

3 电缆故障定点方法分析

目前, 常用的电缆精确定点的方法有声测法、音频感应法和声磁同步法。声测法主要用于高阻故障的精确定点。实际应用中, 声测法常因受到电缆故障点环境因素的干扰, 如振动噪声大, 电缆埋设过深等, 造成定点困难。电阻小于10Ω的低阻故障, 传统的定点方法是音频感应法。音频感应法是通过人的耳朵对声音信号强弱的分辨来判断故障点的位置, 对操作人员的经验要求较高。声磁同步法利用故障点放电同时产生的电磁波和声波确定故障点。通过监测接收到的磁声信号的时间差, 可以估计故障点距离探头的位置, 比较在电缆两侧接收到脉冲磁场的初始极性, 亦可在进行故障定点的同时寻找电缆路径。

4 电缆故障在线监测的发展

近年来不少研究者提出了一些新的在线带电检测方法, 这些方法对早期发现电力电缆特别是交联聚乙烯电缆存在的绝缘缺陷及老化情况, 很有作用。通常有以下几种方法。

4.1 直流叠加法

在接地的电压互感器的中性点处加进低压直流电源 (通常为50V) , 使该直流电压与运行中电缆的交流电压叠加, 检测通过电缆绝缘层的极微弱的直流电流, 即可测得整条电缆的绝缘电阻, 从而可对电缆的好坏进行判断。直流叠加法的特点是抗干扰能力较强。但绝缘电阻与电缆绝缘剩余寿命的相关性并不好, 分散性相当大。绝缘电阻与许多因素有关, 即使同一根电缆, 也难以仅靠测量其绝缘电阻值来预测其寿命。

4.2 直流分量法

通过检测电缆芯线与屏蔽层电流中极微弱的直流成分, 对电缆中某一点或某一局部存在的树枝化 (水树枝、电树枝) 绝缘缺陷进行劣化诊断。直流分量法测得的电流极微弱, 有时也不大稳定, 微小的干扰电流就会引起很大误差。研究表明, 这些干扰主要来自被测电缆的屏蔽层与大地之间的杂散电流, 因杂散电流及真实的由水树枝引起的电流, 均通过直流分量测量装置, 以至造成很大误差。可考虑采取旁路杂散电流或在杂散电流回路中串入电容将其阻断等方法。目前国外将用直流分量法测得的值分为大于100nA、1nA～100nA、小于1nA三档, 分别表明绝缘不良、绝缘有问题需要注意、绝缘良好。

4.3 介质损耗因数法

将加于电缆上的电压用电压互感器或分压器取出, 将流过绝缘中的工频电流用电流互感器取出, 然后在自动平衡回路中检测上述信号的相位差, 即可测出电缆绝缘的介质损耗因数

4.4 分布式光纤温度传感器

利用分布式光纤温度传感器, 通过检测故障点附近温度变化情况来实现电缆故障定位。这种检测技术成本较高, 主要应用于新敷设的重要电缆。

5 结语

电力电缆故障查找 篇7

1 提出问题

××钢厂选烧区3#配电室9#馈出线, 所带用户为硬矿加工、火车泵房及新原料场施工电源等, 2007年6月30日, 9#馈出线电缆发生单相接地故障。此电缆属直埋电缆, 规格为3×120mm2, 敷设时间已有十年, 2007年3月因新建炼铁新原料厂占地, 电缆路由需要改变, 电缆加长400多米, 增加一个电缆中间接头, 但整条电缆总长及敷设路径不详。敷设路径还经过原料施工现场, 穿过一条铁路, 直埋电缆的土质为0.5m～1.5m的矿渣, 路面情况复杂, 现场噪声大, 给我们查找电缆故障带来极大的困难。

2 解决问题

2.1 所用设备

Se baKMTT30-E脉冲发射仪;Se baKMTT16精确定位仪;SebaKMTSPG32便携式电缆故障定位系统;Se baKMTFM9890*7管线定位仪;2500V摇表一块, 导线若干。

2.2 查找过程

2.2.1 首先选用管线定位仪确定电缆具体走向

1) 确定电缆已断电, 关闭发射机, 将红色引线直接与电缆任意相连接, 将地钉打入地底, 然后将黑色引线与地钉相连, 尽量使黑色引线远离电缆并于电缆成直角。

2) 管线定位仪发射机可提供982Hz、9.82KHz及82KHz三种主动频率, 根据此次现场环境选择9.82KHz, 并将输出功率档置于H (高) 档, 接收机选择自动增益控制模式 (AUTO) 。

3) 打开发射机及接受机, 沿着电缆大体走向开始路径定位, FM9890*7接收机有三种路径查找方法:通过视觉符号指导操作的距离敏感左/右引导、声音信号强度及数字信号强度的判断。

2.2.2 电缆故障点预定位

1) 因为电缆故障相相对其它两相, 绝缘水平明显降低, 首先使用2500V摇表判断出电缆故障相C相, 且属于单相高阻接地故障。

2) 用低压脉冲法测量电缆长度和中间头位置。连接脉冲测试仪 (TDR) 向被试电缆发射一个低压脉冲, 由于电缆接头及末端都会改变电缆的阻抗, 每一次的改变都会把一部分脉冲返回到TDR去, 通过计算发射脉冲时间和收到脉冲时间的差值就可以的出阻抗发生变化的位置。发射脉冲的波形可以反映电缆阻抗变化的性质, 一个向上的发射波形表示遇到了一个连接点或者是电缆末端。通过以上方法判断电缆全长为1205米, 在450米及760米处有两个中间头。

3) 因为判断故障电缆接地为高阻接地, 所以要对故障点进一步判断, 必须用ARM弧反射法。弧反射法可以通过对故障电缆所反射的波形与参考波形做比较完成故障定位。利用前脉冲测试仪测出的电缆数据, 可得到参考波形。

首先启动脉冲反射仪 (T30-E) , 按“主菜单”按钮, 选择ARM模式, 根据电缆的已知长度调节“范围”的量程, 使电缆末端可以显示在屏幕上。然后根据实际情况选择“自动增益”使波形的显示较为理想, 按“开始测量”按钮保存这条波形作为参考波形, 按下触发按钮触发一单次高压脉冲, 得到红色的故障波形。在脉冲反射仪上参考波形和故障波形自动叠加, 参考波形和故障波形相比较发生急剧变化的部分就是故障点的位置。选择“光标”, 把终止光标移至故障点处的左侧最底点处 (根据经验, 稍微靠后一点会比较准确) , 最后, 屏幕上显示出故障点的距离为507米。

2.2.3 采用“冲击放电”的方法确定电缆故障点的精确位置

将仪器打到冲击放电挡位, 给故障电缆加高压, 与现场工作人员咨询507米左右大致位置后携带SebaKMTT16精确定位仪到现场进一步确定。利用仪器沿电缆路径寻找, 通过仔细比较, 最终确定故障点在某施工单位厨房内, 且此处符合仪器测定的507米的距离。在此处开挖后发现电缆表面有明显放电烧伤痕迹, 证明此处就是电缆故障点。

3 结语