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探討電纜故障點(diǎn)測(cè)試方法-揚(yáng)州達(dá)瑞電氣有限公司

2020-04-15 08:24:45

探討電纜故障點(diǎn)測(cè)試方法

電纜是將一根或多根導(dǎo)線絞合而成的線芯，裹以相應(yīng)絕緣層后，外面包上密閉包皮(鋁、鉛或塑料等)。在電力系統(tǒng)中常用的電纜有電力電纜和控制電纜兩大類，其中電力電纜是用來輸送和分配大功率電能的。按絕緣材料的不同，可以分為油浸紙絕緣電力電纜、橡皮絕緣電力電纜和聚氯乙烯絕緣電纜，在工程上應(yīng)用最廣泛的是油浸紙絕緣電力電纜，由于電纜在制作中，以及鋪設(shè)線路、環(huán)境溫度、施工原則等，國(guó)家都有明文規(guī)定，在此不再贅述，本文主要對(duì)電力電纜易發(fā)生故障的可能點(diǎn)及如何進(jìn)行測(cè)試的幾種方法，介紹給大家。

　　1　電纜故障的類型及測(cè)試方法
　　電纜發(fā)生故障后一般先用1500V以上搖表或高阻計(jì)判別故障類型，再用不同儀器和方法初測(cè)故障，最后用定點(diǎn)法精確確定故障點(diǎn)，故障點(diǎn)的精測(cè)方法有感應(yīng)法和聲測(cè)法兩種。
　　感應(yīng)法，其原理是當(dāng)音頻電流經(jīng)過電纜線芯時(shí)，在電纜的周圍有電磁波存在，因些攜帶電磁感應(yīng)接收器，沿線路行走時(shí)，可收聽到電磁波的音響，音頻電流流到故障點(diǎn)時(shí)，電流突變，電磁波的音頻發(fā)生突變，這種方法對(duì)尋找斷線相間低電阻短路故障很方便，但不宜于尋找高電阻短路及單相接地故障。
　　聲測(cè)法，其原理是用高壓脈沖促使故障點(diǎn)放電，產(chǎn)生放電聲，用傳感器在地面上接收這種放電聲，以測(cè)出故障點(diǎn)的精確位置。
　　具體故障類型按以下方法進(jìn)行測(cè)試。
　　1.1　低電阻接地故障
　　1.1.1　單相低電阻接地故障
　　(1)故障點(diǎn)的測(cè)試。
　　電纜的單相低電阻接地故障是指電纜的一根芯線對(duì)地的絕緣由阻低于100kΩ，而芯線連續(xù)性良好。此類故障隱蔽性強(qiáng)，我們可以采用回路定點(diǎn)法原理進(jìn)行測(cè)試。接線圖如圖1a所示，將故障芯線與另一完好芯線組成測(cè)量回路，用電橋測(cè)量，一端用跨接線跨接，另一端接電源、電橋或檢流計(jì)，調(diào)節(jié)電橋電阻使電橋平衡，當(dāng)電纜芯線材質(zhì)和截面相同時(shí)，可按下列公式計(jì)算
　　若損壞的線芯和良好的芯線在電橋上位置相互調(diào)換時(shí)，則有
　　式中　Z——測(cè)量端至故障點(diǎn)的距離m；
　　L——電纜總長(zhǎng)度，m；
　　　R1、R2——電橋的電阻臂。
　　在正常情況下，這兩種接線測(cè)量結(jié)果應(yīng)相同，誤差一般為0.1％～0.2％，如果超出此范圍或者X>L/2，可將測(cè)量?jī)x表移到線路的另一端測(cè)量。
　　另外，我們還可以采用連續(xù)掃描脈沖示波器法(MST—1A型或LGS—1型數(shù)字式測(cè)試儀)進(jìn)行測(cè)試。短路或接地故障點(diǎn)處反射波將為負(fù)反射，示波器熒屏圖如圖1b所示。此時(shí)故障點(diǎn)距離可按下列公式計(jì)算
　　式中　X——反射時(shí)間μs；
　　V——波速，m/μs。
　　(2)測(cè)量時(shí)注意的事項(xiàng)。
　　a.跨接線的截面應(yīng)與電纜芯線截面接近，跨接線應(yīng)盡量短，并保持良好。
　　b.測(cè)量回路應(yīng)盡可能繞開分支箱或變、配電所，越短越好。
　　c.直流電源電壓應(yīng)不低于1500V。
　　d.直流電源負(fù)極應(yīng)經(jīng)電橋接到電纜導(dǎo)體，正極接電纜內(nèi)護(hù)層并接地。
　　e.操作人員應(yīng)站在絕緣墊上，并將橋臂電阻、檢流計(jì)、分流器等放在絕緣墊上。
　　1.1.2　兩相短路故障點(diǎn)的測(cè)試
　　當(dāng)出現(xiàn)兩相短路故障點(diǎn)，測(cè)量接線方法如圖2所示。測(cè)量時(shí)可將任一故障芯線作接地線，另一故障芯線接電橋，計(jì)算公式和測(cè)量方法與單相低電阻接地故障點(diǎn)相同。
　　1.1.3　三相短路故障點(diǎn)的測(cè)試
　　當(dāng)發(fā)生三相短路故障時(shí)，測(cè)量時(shí)必須借用其他并行的線路或裝設(shè)臨時(shí)線路作回路，裝設(shè)臨時(shí)線路，必須精確測(cè)量該線路的電阻，接線方法如同圖2所示?？砂聪率接?jì)算，即
　　式中R為臨時(shí)線的單線電阻值，其余符號(hào)的含義與式(2)相同。
　　1.2　高電阻接地故障點(diǎn)
　　電纜的高電阻接地故障是指導(dǎo)體與鋁護(hù)層或?qū)w與導(dǎo)體之間的絕緣電阻值遠(yuǎn)低于正常值，但大于100kΩ，而芯線連續(xù)性良好。
　　1.2.1　用高壓電橋法尋找高阻接地故障
　　其接線原理如圖3a所示，由于故障點(diǎn)電阻大，必需使用高壓直流電源，以保證通過故障點(diǎn)的電流不致太小。橋臂電阻為100等分的3.5Ω左右的滑線電阻，電橋所加電壓10～200kV，微安表指示為100～20μA，故障點(diǎn)至測(cè)量端的距離可按下式測(cè)算，即
　　當(dāng)調(diào)換圖3中故障芯線與完好芯線的位置時(shí)則有
　　式中　X——故障點(diǎn)至測(cè)量的距離，m;
　　L——電纜線路長(zhǎng)度，m；
　　C——滑線電橋讀數(shù)。
　　1.2.2　一次掃描示波器(711型)法
　　所謂的一次掃描示波器法是采用高壓一次掃描示波器，記錄故障點(diǎn)放電振蕩波形，確定故障點(diǎn)，示波器熒光屏如圖3b所示，故障點(diǎn)的距離可按以下公式計(jì)算
　　式中　V——波速，m/μs；
　　T——振蕩周期，μs。
　　1.2.3　測(cè)量時(shí)應(yīng)意事項(xiàng)
　　(1)由于測(cè)量是在高壓下進(jìn)行，必須與地可靠絕緣，操作人員應(yīng)戴絕緣手套，用絕緣桿操作，并與高壓引線保持一距離。
　　(2)同一電纜中不測(cè)量芯線也必須可靠接地，以防感應(yīng)產(chǎn)生危險(xiǎn)高壓。
　　(3)測(cè)量時(shí)應(yīng)逐漸加壓，若發(fā)現(xiàn)電流表指針晃動(dòng)或閃絡(luò)性故障，要立即停止測(cè)量，以免燒毀儀表。
　　(4)當(dāng)用正接法測(cè)量完畢而需要更換接線時(shí)，必須降低電壓，切斷電源，只有將回路中殘余電荷放盡，才能調(diào)換接線進(jìn)行反接法測(cè)量。
　　1.3　完全斷線故障點(diǎn)
　　所謂完全斷線故障是指各相絕緣良好，一相或者多相導(dǎo)線不連續(xù)。此時(shí)，同樣可采用二種方法進(jìn)行測(cè)試。
　　1.3.1　電橋法(電容電橋，QF1—A型電橋)
　　其接線如圖4a所示，在線路二端測(cè)量故障的電容與標(biāo)準(zhǔn)電容器之比，確定故障點(diǎn)的距離，可按下列公式計(jì)算
　　式中CE、CF分別為故障相在E、F端時(shí)所測(cè)的電容。
1.3.2　連續(xù)掃描示波器法(MST—1A或LGS—1型)
　　采用示波器法，發(fā)射脈沖，在斷線故障點(diǎn)處，反射波為正反射。示波器熒屏圖如圖4b所示，故障點(diǎn)的距離按下列公式計(jì)算
　　式中　V——波速，m/μs；
　　T——反射時(shí)間，μs。
　　1.4　不完全斷線故障點(diǎn)
　　不完全斷線點(diǎn)分高電阻斷線(導(dǎo)體電阻大于1kΩ)和低電阻斷線(導(dǎo)體電阻小于1kΩ)兩種情況。它表現(xiàn)出各相絕緣良好，一相或多相導(dǎo)線不完全連續(xù)。此時(shí)我們對(duì)高電阻斷線可采用交流電橋法測(cè)量，其接線原理圖如圖5所示。在線路兩端測(cè)量故障相的電容與標(biāo)準(zhǔn)電容器之比，其距離按下列公式計(jì)算
　　式中CE、CF分別為故障相在E、F端所測(cè)量的電容。
　　而對(duì)低電阻斷線，先用低壓電流使其燒斷，然后再按完全線故障測(cè)試。
　　1.5　其他
　　除以上幾種情況外，還會(huì)發(fā)生一些故障，如：(1)完全斷線并接地故障，此故障表現(xiàn)為一端各相絕緣良好，另一端接地，我們可以采用完全斷線故障點(diǎn)測(cè)試法。(2)不完全斷線并接地故障，此類故障表現(xiàn)為各相絕緣良好，一相或多相導(dǎo)線不完全連續(xù)，經(jīng)電阻接地，可采用交流電橋法按高阻斷線故障測(cè)試。(3)閃絡(luò)性故障，所謂閃絡(luò)性故障表現(xiàn)各相絕緣電阻良好，而且導(dǎo)線連續(xù)性亦好，故障點(diǎn)已經(jīng)封閉。此時(shí)可采用高電阻接地故障中的一次掃描示波器(711型)法，或者燒穿后用其他方法進(jìn)行測(cè)試。
　　2　結(jié)束語
　　電纜線路萬一發(fā)生故障后，應(yīng)立即進(jìn)行修理，以免因外界原因擴(kuò)大損壞范圍，要加強(qiáng)責(zé)任心，對(duì)工作極端負(fù)責(zé)任，將盡可能避免一些常見故障發(fā)生。為確保電纜線路的安全運(yùn)行，預(yù)防很重要，要做好電纜運(yùn)行的技術(shù)管理，加強(qiáng)巡視和監(jiān)護(hù)，嚴(yán)格控制電纜和負(fù)荷電流及溫度，嚴(yán)格執(zhí)行工藝規(guī)程，確保檢修質(zhì)量，使電纜線路得以充分地利用。【摘　要】　應(yīng)用一定的測(cè)試儀器將電纜故障點(diǎn)及時(shí)地查出，盡快地將故障排除，以使線路中電氣設(shè)備恢復(fù)正常工作。
　　電纜是將一根或多根導(dǎo)線絞合而成的線芯，裹以相應(yīng)絕緣層后，外面包上密閉包皮(鋁、鉛或塑料等)。在電力系統(tǒng)中常用的電纜有電力電纜和控制電纜兩大類，其中電力電纜是用來輸送和分配大功率電能的。按絕緣材料的不同，可以分為油浸紙絕緣電力電纜、橡皮絕緣電力電纜和聚氯乙烯絕緣電纜，在工程上應(yīng)用最廣泛的是油浸紙絕緣電力電纜，由于電纜在制作中，以及鋪設(shè)線路、環(huán)境溫度、施工原則等，國(guó)家都有明文規(guī)定，在此不再贅述，本文主要對(duì)電力電纜易發(fā)生故障的可能點(diǎn)及如何進(jìn)行測(cè)試的幾種方法，介紹給大家。

　　1　電纜故障的類型及測(cè)試方法
　　電纜發(fā)生故障后一般先用1500V以上搖表或高阻計(jì)判別故障類型，再用不同儀器和方法初測(cè)故障，最后用定點(diǎn)法精確確定故障點(diǎn)，故障點(diǎn)的精測(cè)方法有感應(yīng)法和聲測(cè)法兩種。
　　感應(yīng)法，其原理是當(dāng)音頻電流經(jīng)過電纜線芯時(shí)，在電纜的周圍有電磁波存在，因些攜帶電磁感應(yīng)接收器，沿線路行走時(shí)，可收聽到電磁波的音響，音頻電流流到故障點(diǎn)時(shí)，電流突變，電磁波的音頻發(fā)生突變，這種方法對(duì)尋找斷線相間低電阻短路故障很方便，但不宜于尋找高電阻短路及單相接地故障。
　　聲測(cè)法，其原理是用高壓脈沖促使故障點(diǎn)放電，產(chǎn)生放電聲，用傳感器在地面上接收這種放電聲，以測(cè)出故障點(diǎn)的精確位置。
　　具體故障類型按以下方法進(jìn)行測(cè)試。
　　1.1　低電阻接地故障
　　1.1.1　單相低電阻接地故障
　　(1)故障點(diǎn)的測(cè)試。
　　電纜的單相低電阻接地故障是指電纜的一根芯線對(duì)地的絕緣由阻低于100kΩ，而芯線連續(xù)性良好。此類故障隱蔽性強(qiáng)，我們可以采用回路定點(diǎn)法原理進(jìn)行測(cè)試。接線圖如圖1a所示，將故障芯線與另一完好芯線組成測(cè)量回路，用電橋測(cè)量，一端用跨接線跨接，另一端接電源、電橋或檢流計(jì)，調(diào)節(jié)電橋電阻使電橋平衡，當(dāng)電纜芯線材質(zhì)和截面相同時(shí)，可按下列公式計(jì)算
　　若損壞的線芯和良好的芯線在電橋上位置相互調(diào)換時(shí)，則有
　　式中　Z——測(cè)量端至故障點(diǎn)的距離m；
　　L——電纜總長(zhǎng)度，m；
　　　R1、R2——電橋的電阻臂。
　　在正常情況下，這兩種接線測(cè)量結(jié)果應(yīng)相同，誤差一般為0.1％～0.2％，如果超出此范圍或者X>L/2，可將測(cè)量?jī)x表移到線路的另一端測(cè)量。
　　另外，我們還可以采用連續(xù)掃描脈沖示波器法(MST—1A型或LGS—1型數(shù)字式測(cè)試儀)進(jìn)行測(cè)試。短路或接地故障點(diǎn)處反射波將為負(fù)反射，示波器熒屏圖如圖1b所示。此時(shí)故障點(diǎn)距離可按下列公式計(jì)算
　　式中　X——反射時(shí)間μs；
　　V——波速，m/μs。
　　(2)測(cè)量時(shí)注意的事項(xiàng)。
　　a.跨接線的截面應(yīng)與電纜芯線截面接近，跨接線應(yīng)盡量短，并保持良好。
　　b.測(cè)量回路應(yīng)盡可能繞開分支箱或變、配電所，越短越好。
　　c.直流電源電壓應(yīng)不低于1500V。
　　d.直流電源負(fù)極應(yīng)經(jīng)電橋接到電纜導(dǎo)體，正極接電纜內(nèi)護(hù)層并接地。
　　e.操作人員應(yīng)站在絕緣墊上，并將橋臂電阻、檢流計(jì)、分流器等放在絕緣墊上。
　　1.1.2　兩相短路故障點(diǎn)的測(cè)試
　　當(dāng)出現(xiàn)兩相短路故障點(diǎn)，測(cè)量接線方法如圖2所示。測(cè)量時(shí)可將任一故障芯線作接地線，另一故障芯線接電橋，計(jì)算公式和測(cè)量方法與單相低電阻接地故障點(diǎn)相同。
　　1.1.3　三相短路故障點(diǎn)的測(cè)試
　　當(dāng)發(fā)生三相短路故障時(shí)，測(cè)量時(shí)必須借用其他并行的線路或裝設(shè)臨時(shí)線路作回路，裝設(shè)臨時(shí)線路，必須精確測(cè)量該線路的電阻，接線方法如同圖2所示。可按下式計(jì)算，即
　　式中R為臨時(shí)線的單線電阻值，其余符號(hào)的含義與式(2)相同。
　　1.2　高電阻接地故障點(diǎn)
　　電纜的高電阻接地故障是指導(dǎo)體與鋁護(hù)層或?qū)w與導(dǎo)體之間的絕緣電阻值遠(yuǎn)低于正常值，但大于100kΩ，而芯線連續(xù)性良好。
　　1.2.1　用高壓電橋法尋找高阻接地故障
　　其接線原理如圖3a所示，由于故障點(diǎn)電阻大，必需使用高壓直流電源，以保證通過故障點(diǎn)的電流不致太小。橋臂電阻為100等分的3.5Ω左右的滑線電阻，電橋所加電壓10～200kV，微安表指示為100～20μA，故障點(diǎn)至測(cè)量端的距離可按下式測(cè)算，即
　　當(dāng)調(diào)換圖3中故障芯線與完好芯線的位置時(shí)則有
　　式中　X——故障點(diǎn)至測(cè)量的距離，m;
　　L——電纜線路長(zhǎng)度，m；
　　C——滑線電橋讀數(shù)。
　　1.2.2　一次掃描示波器(711型)法
　　所謂的一次掃描示波器法是采用高壓一次掃描示波器，記錄故障點(diǎn)放電振蕩波形，確定故障點(diǎn)，示波器熒光屏如圖3b所示，故障點(diǎn)的距離可按以下公式計(jì)算
　　式中　V——波速，m/μs；
　　T——振蕩周期，μs。
　　1.2.3　測(cè)量時(shí)應(yīng)意事項(xiàng)
　　(1)由于測(cè)量是在高壓下進(jìn)行，必須與地可靠絕緣，操作人員應(yīng)戴絕緣手套，用絕緣桿操作，并與高壓引線保持一距離。
　　(2)同一電纜中不測(cè)量芯線也必須可靠接地，以防感應(yīng)產(chǎn)生危險(xiǎn)高壓。
　　(3)測(cè)量時(shí)應(yīng)逐漸加壓，若發(fā)現(xiàn)電流表指針晃動(dòng)或閃絡(luò)性故障，要立即停止測(cè)量，以免燒毀儀表。
　　(4)當(dāng)用正接法測(cè)量完畢而需要更換接線時(shí)，必須降低電壓，切斷電源，只有將回路中殘余電荷放盡，才能調(diào)換接線進(jìn)行反接法測(cè)量。
　　1.3　完全斷線故障點(diǎn)
　　所謂完全斷線故障是指各相絕緣良好，一相或者多相導(dǎo)線不連續(xù)。此時(shí)，同樣可采用二種方法進(jìn)行測(cè)試。
　　1.3.1　電橋法(電容電橋，QF1—A型電橋)
　　其接線如圖4a所示，在線路二端測(cè)量故障的電容與標(biāo)準(zhǔn)電容器之比，確定故障點(diǎn)的距離，可按下列公式計(jì)算
　　式中CE、CF分別為故障相在E、F端時(shí)所測(cè)的電容。
1.3.2　連續(xù)掃描示波器法(MST—1A或LGS—1型)
　　采用示波器法，發(fā)射脈沖，在斷線故障點(diǎn)處，反射波為正反射。示波器熒屏圖如圖4b所示，故障點(diǎn)的距離按下列公式計(jì)算
　　式中　V——波速，m/μs；
　　T——反射時(shí)間，μs。
　　1.4　不完全斷線故障點(diǎn)
　　不完全斷線點(diǎn)分高電阻斷線(導(dǎo)體電阻大于1kΩ)和低電阻斷線(導(dǎo)體電阻小于1kΩ)兩種情況。它表現(xiàn)出各相絕緣良好，一相或多相導(dǎo)線不完全連續(xù)。此時(shí)我們對(duì)高電阻斷線可采用交流電橋法測(cè)量，其接線原理圖如圖5所示。在線路兩端測(cè)量故障相的電容與標(biāo)準(zhǔn)電容器之比，其距離按下列公式計(jì)算
　　式中CE、CF分別為故障相在E、F端所測(cè)量的電容。
　　而對(duì)低電阻斷線，先用低壓電流使其燒斷，然后再按完全線故障測(cè)試。
　　1.5　其他
　　除以上幾種情況外，還會(huì)發(fā)生一些故障，如：(1)完全斷線并接地故障，此故障表現(xiàn)為一端各相絕緣良好，另一端接地，我們可以采用完全斷線故障點(diǎn)測(cè)試法。(2)不完全斷線并接地故障，此類故障表現(xiàn)為各相絕緣良好，一相或多相導(dǎo)線不完全連續(xù)，經(jīng)電阻接地，可采用交流電橋法按高阻斷線故障測(cè)試。(3)閃絡(luò)性故障，所謂閃絡(luò)性故障表現(xiàn)各相絕緣電阻良好，而且導(dǎo)線連續(xù)性亦好，故障點(diǎn)已經(jīng)封閉。此時(shí)可采用高電阻接地故障中的一次掃描示波器(711型)法，或者燒穿后用其他方法進(jìn)行測(cè)試。

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