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1、l评审论文评审论文 电力电缆故障原因分析及检测方法初探电力电缆故障原因分析及检测方法初探姓名：姓名： 单位：自动化公司单位：自动化公司l评审论文评审论文电力电缆故障原因分析及检测方法初探电力电缆故障原因分析及检测方法初探摘要：摘要：电力电缆作为电力系统的重要设备，它的安全运行具有重要意义。 一旦 发生故障它直接影响着机组的安全稳定运行，同时也可能引发火灾事故，扩大 事故范围，导致全厂停电。尤其是在多雨、潮湿的季节，电缆最容易受潮，从 而导致电缆故障的发生。通过对攀钢下属各单位的电缆故障查找及相关资料的 查阅：总结出能够快速、准确、方便地查找电缆接地故障和短相故障的方法。 快速排除电缆故障，将会
2、给予机组安全、稳定运行以强有力的支援关键词：关键词：电力电缆故障 原因分析 探测方法 闪络1 1 概述概述由于电缆线路与架空线路相比有很多优点。因此，在 35KV 以下的电力系统中，得到广泛应用。但由于电缆线路成本高，寻找与处理故障困难等原因也受到一定的限制。在电缆的安装与运行，由于机械损伤，接头与终端头的缺陷，绝缘受潮、老化以及铅皮腐蚀等原因而造成故障。本文主要针对电力电缆的常见故障，从结构设计，人为因素，运行环境等方面进行分析，并提出快速、准确、方便地判断和查找故障的方法。2 2形成电缆故障的原因分析形成电缆故障的原因分析致使电缆发生故障的原因是多方面的，现将常见的几种主要原因归纳如下：l
3、2.12.1 机械损伤导致电缆故障机械损伤导致电缆故障很多故障是由于电缆安装时不小心造成的机械损伤或安装后靠近电缆路径作业造成的机械损伤而直接引起的。有时如果损伤轻微，在几个月甚至几年后损伤部位的破坏才发展到铠甲铅皮穿孔，潮气侵入而导致损伤部位彻底崩溃形成电缆接地、相间短路等故障。2.22.2 化学腐蚀导致电缆故障化学腐蚀导致电缆故障电缆路径在有酸碱作业的地区通过，或煤气站的苯蒸汽往往造成电缆铠甲和铅包大面积长距离被腐蚀。2.32.3 地面下沉导致电缆故障地面下沉导致电缆故障此现象往往发生在电缆穿越公路、铁路及高大建筑时，由于地面的下沉而使电缆垂直受力形变。导致电缆铠甲、铅包破裂甚至折断而造成
4、电缆接地、相同短路和断相等类型的故障。2.42.4 长期过负荷运行导致电缆故障长期过负荷运行导致电缆故障由于过负荷运行，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。在夏季和秋季，此类电缆的故障率较高。2.52.5 环境潮湿导致电缆故障环境潮湿导致电缆故障由于电缆长期的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，电缆绝缘层长期受电化腐蚀的作用引发电缆接地或相间短路。特别是有中间接头的电缆长期在潮湿的环境中运行很容易使水蒸气进人接头内部，引发电缆接地或相间短路。2.62.6 电缆接头工艺不当导致的电缆故障电缆接头工艺不当导致的电缆故障l在潮
5、湿的气候条件下作电缆接头，使接头封装内混人水蒸气而耐不住试验电压往往形成闪络性故障。或者，在制作电缆中间接头时，由于压接工艺不当或压接质量不高，导致接头在运行中发热，使电缆绝缘逐渐老化引起电缆接地、相间短路或断相等故障。或者，在制作电缆中间接头时，由于接头封装物填充工艺不当，使接头不能良好密封，电缆受潮引发电缆接地或相间短路。2.72.7 电缆制造质量差导致的电缆故障电缆制造质量差导致的电缆故障综上所述，导致电缆故障的原因很多，但概况起来主要有三种：即恶劣运行环境所致、施工和检修工艺质量差所致和电缆本身质量差所致。不管哪种原因所致，在运行中总是在所难免的。因此，快速准确判断电缆故障，及时处理缺
6、陷，恢复正常运行，也是我们探讨和研究的对象。3 3电力电缆故障性质的确定电力电缆故障性质的确定电缆故障的探测方法取决于故障的性质，因此探测工作的第一步就是要判明故障的性质。电缆的故障种类很多，有单一的接地故障、短路故障或断线故障，也有混合性的接地且短路和断线又接地的故障。各种故障按其故障处过度电阻的大小，均可分为高阻故障和低阻故障。一般情况下电缆故障分为以下五种类型。3.13.1 接地故障接地故障对地电阻较高，需要进行烧穿或用高压电桥进行测量的故障，称为高阻接地故障。电缆一芯或数芯接地故障，又可分为低阻接地l故障和高阻接地故障。一般将电缆接地处对地电阻较低（10100K 以下）能直接用低压电桥
7、进行测量的故障，称为低阻接地故障.3.23.2 短路故障短路故障电缆两芯或三芯短路，或两芯或三芯短路且接地。3.33.3 断路故障断路故障电缆一芯或数芯被故障电缆烧断或受机械外力拉断，形成完全断线或不完全断线的故障。3.43.4 闪络性故障闪络性故障这种故障多出现在电缆中间接头和终端接头内，运行中发生，预防性试验中也可能发生，试验时绝缘被击穿，形成间歇性放电，当所加电压达到某一定值时，发生击穿；有时在特殊条件下，绝缘击穿后又恢复正常，即使提高试验电压，也不再击穿。以上两种现象均属于闪络性故障。3.53.5 混合性故障混合性故障同时具有上述两种或两种以上故障的称为混合性故障。判断电缆故障性质，一
8、般多采用 1000V 或 2500V 绝缘电阻及万用表进行测量，判断方法如下:（1） 首先在任意一端用绝缘电阻表测量电缆各芯对地绝缘电阻值，判断是否有接地故障。（2） 测量各芯间的绝缘电阻，判断有无相间短路故障l（3） 如测得绝缘电阻为 0，可用万用表测量各相对地或各相间的电阻，判断是低阻故障还是高阻故障。（4） 因为运行中有可能发生断线故障，所以还应作电缆导通性的检查：在一端将 A、B、C 三相短路但不接地，在另一端用万用表测量各相间是否完全通路，相间电阻是否完全一致。相间电阻不一致时，应用电桥测量各相间电阻，检查有无低阻断线故障。 表 1 是煤化工厂 N42 变电所炼焦 1#变压器电缆故障
9、性质探测的试验结果。根据表中试验结果可判断出该电缆故障性质是 AB 两相短路并接地。表一 绝缘电阻测定和导通试验结果绝缘电阻测定值（）导线试验()芯线间各相与地间将末端 A、B、C 短路但不接地， 始端测量。AB BC CA0 AE BE CE0 0 AB 0 BC 0 CA 04 4测量故障点的位置测量故障点的位置电缆故障的性质确定后，要根据不同的故障，选择适当的方法测出电缆故障点的位置，这就是故障测距，由于仪表精度及电缆敷设路径测量的误差影响，往往测距只能判断出故障点可能的地段，找到可能的地段后还应采取其他检测手段精确确定故障点的位置，这就是故障定位。常见的测距方法有电桥法、脉冲法、闪络法
10、等，定位方法有声测法及音频电流感应法等。以下将简要介绍电桥法、闪络法二种测距方法以及用声测法、音频法进行的定位方法。4.14.1 电桥法电桥法对于三相电力电缆的绝缘故障，可以借助于单臂电桥来寻测故l障点，测量方法如下。（1）单项接地和两项接地短路故障点的测量。单项接地故障点测量原理接线如图 1 所示。测量前在电缆的另一端（图 1 中的 B 端）用不小于电缆芯截面的导线将故障相电缆的缆芯和绝缘良好的一相电缆芯跨接，在 A 端将故障相电缆接在 X1 端子上，将已经接跨接线的良好相电缆接在 X2 端子上，上述接线的等值电路如图 2 所示。图中以 X2 经过良好相跨接线到故障点的电阻为 R1，从 X1
11、 到电缆故障点的电阻为 R2，Re 为故障点的接地电阻。当电缆的长度为 L，截面为 S，导体的电阻系数为 p 时: R1=R1=p1(2L-Lx)p1(2L-Lx)/S1/S1R2=p2*Lx/S2R2=p2*Lx/S2图 1 测量单相接地故障点原理接线图 L-电缆全长；LX-从 X1 到电缆故障点长度；Re-故障点接地电阻；GB-蓄电池（直流电 源） ；R3、R4-桥臂电阻。根据电桥的原理，当调节电阻 R4 和 R3，使电桥达到平衡，即检流计指示平衡时，则R3/R4=R1/R2R3/R4=R1/R2l即 R3/R4=R3/R4=P1(2L-Lx)/S1P1(2L-Lx)/S1/(P2*Lx/
12、S2)/(P2*Lx/S2)当电缆全长采用同一种导体材料和同一导体线截面时，则 p1=p2,S1=S2,p1=p2,S1=S2,得R3/R4=R3/R4=（2L-Lx2L-Lx）/Lx/Lx Lx=Lx=R4/(R4+R3)R4/(R4+R3)*2L*2L ( (式式 1)1)式 1 即为计算机故障点位置的公式。图 1 所示的 X1 接故障相，X2 接良好的接线，一般称为正接发。反之，如将 X2 接故障相，X1 接良好相，则称为反接法。同理，反接法计算公式为Lx=Lx=R3/(R3+R4)R3/(R3+R4)*2L*2L （式（式 2 2）图 2 图 1 的等值电路图一般情况下，测量时用正，反
13、接法进行两次测量，取平均值为电缆故障点的位置；有时为了测量准确，还分别在电缆的两端各进行一次正、反接法的测量，取四次测量结果的平均值来确定电缆固故障点的位置。测量三相电力电缆中两相短路故障点，基本上和测量单相接地l故障点一样。其实验接线如图 3 所示。图 3 测量两相短路故障点原理接线图与测量单相接地故障点不同之处是利用两短路相中的一相作为单相接地故障测量中的地线，以接通电桥的电源回路。如为单独的短路故障，电桥可不接地；当故障为短路且接地故障时，则应将电桥接地。测量方法和计算方法完全与单相接地故障相同。（2）三相短路故障点的测量三相低阻短路接地故障点测量接线如图 4 所示。这时没有良好的电缆芯
14、可以利用，所以图中增设了一对临时线。临时线一般可用较细的导线。当正接法电桥平衡时，故障点的距离为Lx=Lx=R4/(R3+R4+R)R4/(R3+R4+R)*L*L （式（式 3 3）反接法时Lx=Lx=R3/(R4+R3+R)R3/(R4+R3+R)*L*L （式（式 4 4）式中 R-概临时线的电阻，。图 4 测量电缆三相短路接地故障点的接线图三相短路或接地故障的测量方法及步骤与单相接地故障完全相同，l不同之处在于计算故障点距离时应考虑临时线的电阻，按式 3，式4 计算。（3） 高阻接地故障点的测量。电缆故障测寻时，若故障相对地电阻达到 10K 以上，即使电源电压采用 220V 一般的检流
15、计灵敏度也不一定能满足要求，此时需要高压电源。电源电压高低应视检流计的灵敏度而定。测量时电桥和检流计均处于高电位，必须用专门的绝缘台并需要用绝缘工具来调节电桥，对试验人员极为不便。现场遇到高阻接地故障时，大多采用高压整流电源或大容量交流电源，将故障点进一步击穿，使故障点由高阻转化为低阻，然后按低阻故障测寻法测距。将高阻烧成低阻并不容易。如果烧穿电流大小，则不能达到扩大炭化通道，使电阻下降的目的；烧穿电流太大，又可能使炭化通道温度过高而遭到破坏，电阻反而增高。根据现场经验，一般多采用高压烧穿法，其接线与直流耐压试验相同。用高压直流烧穿法，仅供给流经故障点的有功电流，从而大大减小试验设备的体积，适
16、于现场应用。烧穿开始时，在高压下保持几毫安至几十毫安电流，使故障电阻逐渐下降。此后，随电流的增加逐渐降低电压，使在几百伏下保持几安电流。在整个烧穿过程中电流应力求平稳，缓缓增大。高压直流烧穿法负载电流较平常直流耐压及泄露电流试验的电流大，要注意选用足够容量的试验设备。如选用 220V/50KV、5KVA 的试验变压器，则高压侧的烧穿电流应控制在 0.1A 左右。如选用高压l二级管，可选用 2DL100/1 型或 2DL100/0.5 型的（反峰电压100kv、额定电流 1A 或 0.5A） 。限流水电阻不便使用。采用高压直流进行烧穿时，应将操作回路的过流保护调整至满足要求。为避免给下一步用声测法定位造成困难，故障点对地电阻不应降得太低，1K 左右
