電力電纜故障種類及故障判斷與查找

   隨著電力行業(yè)的發(fā)展，各種電纜越來越多地運(yùn)用到生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域中，而且一般都埋入地下或進(jìn)入電纜溝敷設(shè)，當(dāng)電纜發(fā)生故障后，如何快速準(zhǔn)確的查找故障點(diǎn)，盡快恢復(fù)供電系統(tǒng)，是長期困擾人們的難題。

 本人在多年的實(shí)際工作中，發(fā)現(xiàn)高壓電纜和低壓電纜的故障各有許多不同之處，高壓電纜故障多以運(yùn)行故障為主，且大多數(shù)是高阻故障，而高阻故障又分泄露和閃絡(luò)兩大類型；而低壓電纜故障只有開路、短路和斷路三種情況（當(dāng)然，高壓電纜也包括這三種情況）。

    無論是高壓電纜或低壓電纜，在施工安裝、運(yùn)行過程中經(jīng)常因短路、過負(fù)荷運(yùn)行、絕緣老化或外力作用等原因造成故障。電纜故障可概括為接地、短路、斷線三類，其故障類型主要有以下幾方面：

①三芯電纜一芯或兩芯接地。

②二相芯線間短路。

③三相芯線*短路。

④一相芯線斷線或多相斷線。

對于直接短路或斷線故障用萬用表可直接測量判斷，對于非直接短路和接地故障，用兆歐表搖測芯線間絕緣電阻或芯線對地絕緣電阻，根據(jù)其阻值可判定故障類型。

故障類型確定后，查找故障點(diǎn)并不是一件容易的事情，下面根據(jù)本人對電力電纜多年摸索的經(jīng)驗(yàn)，介紹幾種查找故障點(diǎn)的方法，以供參考。

2       電纜故障點(diǎn)的查找方法

（1）       測聲法：

所謂測聲法就是根據(jù)故障電纜放電的聲音進(jìn)行查找，該方法對于高壓電纜芯線對絕緣層閃絡(luò)放電較為有效。此方法所用設(shè)備為直流耐壓試驗(yàn)機(jī)。電路接線如圖1所示，其中SYB為高壓試驗(yàn)變壓器，C為高壓電容器，ZL為高壓整流硅堆，R為限流電阻，Q為放電球間隙，L為電纜芯線。

當(dāng)電容器C充電到一定電壓值時(shí)，球間隙對電纜故障芯線放電，在故障處電纜芯線對絕緣層放電產(chǎn)生“滋、滋”的火花放電聲，對于明敷設(shè)電纜憑聽覺可直接查找，若為地埋電纜，則首先要確定并標(biāo)明電纜走向，再在雜噪聲音Z小的時(shí)候，借助耳聾助聽器或醫(yī)用聽診器等音頻放大設(shè)備進(jìn)行查找。查找時(shí)，將拾音器貼近地面，沿電纜走向慢慢移動(dòng)，當(dāng)聽到“滋、滋 ”放電聲Z大時(shí)，該處即為故障點(diǎn)。使用該方法一定要注意安全，在試驗(yàn)設(shè)備端和電纜末端應(yīng)設(shè)專人監(jiān)視。

（2）       電橋法：

電橋法就是用雙臂電橋測出電纜芯線的直流電阻值，再準(zhǔn)確測量電纜實(shí)際長度，按照電纜長度與電阻的正比例關(guān)系，計(jì)算出故障點(diǎn)。該方法對于電纜芯線間直接短路或短路點(diǎn)接觸電阻小于1Ω的故障，判斷誤差一般不大于3m，對于故障點(diǎn)接觸電阻大于1Ω的故障，可采用加高電壓燒穿的方法使電阻降至1Ω以下，再按此方法測量。

  

測量電路如圖2所示，首先測出芯線a與b之間的電阻R1，則R1=2Rx+R，其中Rx為a相或b相至故障點(diǎn)的一相電阻值，R為短接點(diǎn)的接觸電阻。再就電纜的另一端測出a′與b′芯線間的直流電阻值R2，則R2=2R（L-X）+R,式中R（L-X）為a′相或b′相芯線至故障點(diǎn)的一相電阻值，測完R1與R2后，再按圖3所示電路將b′與c′短接，測出b、c兩相芯線間的直流電阻值，則該阻值的1/2為每相芯線的電阻值，用RL表示，RL=Rx+R（L-X），由此可得出故障點(diǎn)的接觸電阻值：R=R1+R2-2RL，因此，故障點(diǎn)兩側(cè)芯線的電阻值可用下式表示：Rx=（R1-R）/2，R（L-X）=（R2-R）/2。Rx、R（L-X）、RL三個(gè)數(shù)值確定后，按比例公式即可求出故障點(diǎn)距電纜端頭的距離X或（L-X）：X=（RX/RL）L，（L-X）=（R（L-X）/RL）L，式中L為電纜的總長度。

采用電橋法時(shí)應(yīng)保證測量精度，電橋連接線要盡量短，線徑要足夠大，與電纜芯線連接要采用壓接或焊接，計(jì)算過程中小數(shù)位數(shù)要全部保留。

（3）       電容電流測定法：

電纜在運(yùn)行中，芯線之間、芯線對地都存在電容，該電容是均勻分布的，電容量與電纜長度呈線性比例關(guān)系，電容電流測定法就是根據(jù)這一原理進(jìn)行測定的，對于電纜芯線斷線故障的測定非常準(zhǔn)確。測量電路如圖4所示，使用設(shè)備為1～2kVA單相調(diào)壓器一臺(tái)，0～30V、0.5級交流電壓表一只，0～100mA、0.5級交流毫安表一只。

測量步驟：

①首先在電纜首端分別測出每相芯線的電容電流（應(yīng)保持施加電壓相等）Ia、Ib、Ic的數(shù)值。

②在電纜的末端再測量每相芯線的電容電流Ia′、Ib′、Ic′的數(shù)值，以核對完好芯線與斷線芯線的電容之比，初步可判斷出斷線距離近似點(diǎn)。

③根據(jù)電容量計(jì)算公式C=1/2πfU可知，在電壓U、頻率f不變時(shí)C與I成正比。因?yàn)楣ゎl電壓的f（頻率）不變，測量時(shí)只要保證施加電壓不變，電容電流之比即為電容量之比。設(shè)電纜全長為L，芯線斷線點(diǎn)距離為X，則Ia/ Ic=L/X，X=（ Ic/ Ia）L。

測量過程中，只要保證電壓不變，電流表讀數(shù)準(zhǔn)確，電纜總長度測量，其測定誤差比較小。

（4）       零電位法：

零電位法也就是電位比較法，它適應(yīng)于長度較短的電纜芯線對地故障，應(yīng)用此方法測量簡便，不需要精密儀器和復(fù)雜計(jì)算，其接線如圖5所示，測量原理如下：將電纜故障芯線與等長的比較導(dǎo)線并聯(lián)，在兩端加電壓E時(shí)，相當(dāng)于在兩個(gè)并聯(lián)的均勻電阻絲兩端接了電源，此時(shí)，一條電阻絲上的任何一點(diǎn)和另一條電阻絲上的對應(yīng)點(diǎn)之間的電位差必然為零。反之，電位差為零的兩點(diǎn)必然是對應(yīng)點(diǎn)。因?yàn)槲⒎淼呢?fù)極接地，與電纜故障點(diǎn)等電位，所以，當(dāng)微伏表的正極在比較導(dǎo)線上移動(dòng)至指示值為零時(shí)的點(diǎn)與故障點(diǎn)等電位，即故障點(diǎn)的對應(yīng)點(diǎn)。

 

 

圖中K為單相閘刀開關(guān)，E為6V蓄電池或4節(jié)1號干電池，G為直流微伏表，測量步驟如下：
①先在b和c相芯線上接上電池E，再在地面上敷設(shè)一根與故障電纜長度相等的比較導(dǎo)線S，該導(dǎo)線要用裸銅線或裸鋁線，其截面應(yīng)相等，不能有中間接頭。

②將微伏表的負(fù)極接地，正極接一根較長的軟導(dǎo)線，導(dǎo)線另一端要求在敷設(shè)的比較導(dǎo)線上滑動(dòng)時(shí)能充分接觸。

③合上閘刀開關(guān)K，將軟導(dǎo)線的端頭在比較導(dǎo)線上滑動(dòng)，當(dāng)微伏表指示為零時(shí)的位置即為電纜故障點(diǎn)的位置。

其他幾種電力電纜故障判斷及查找方法：

1　故障的類型

電力電纜由于機(jī)械損傷、絕緣老化、施工質(zhì)量低、過電壓、絕緣油流失等都會(huì)發(fā)生故障。根據(jù)故障性質(zhì)可分為低電阻接地或短路故障、高電阻接地或短路故障、斷線故障、斷線并接地故障和閃絡(luò)性故障。

2　故障的判斷方法

確定電纜故障類型的方法是用兆歐表在線路一端測量各相的絕緣電阻。一般根據(jù)以下情況確定故障類型：

（1）當(dāng)搖測電纜一芯或幾芯對地絕緣電阻，或芯與芯之間絕緣電阻低于100Ω時(shí)，為低電阻接地或短路故障。

（2）當(dāng)搖測電纜一芯或幾芯對地絕緣電阻，或芯與芯之間絕緣電阻低于正常值很多，但高于100Ω時(shí)，為高電阻接地故障。

（3）當(dāng)搖測電纜一芯或幾芯對地絕緣電阻較高或正常，應(yīng)進(jìn)行導(dǎo)體連續(xù)性試驗(yàn)，檢查是否有斷線，若有即為斷線故障。

（4）當(dāng)搖測電纜有一芯或幾芯導(dǎo)體不連續(xù)，且經(jīng)電阻接地時(shí)，為斷線并接地故障。

（5）閃絡(luò)性故障多發(fā)生于預(yù)防性耐壓試驗(yàn)，發(fā)生部位大多在電纜終端和中間接頭。閃絡(luò)有時(shí)會(huì)連續(xù)多次發(fā)生，每次間隔幾秒至幾分鐘。

3　故障的測試方法

過去使用的儀器設(shè)備有QF1-A型電纜探測儀、DLG-1型閃測儀，電纜路徑儀及故障定點(diǎn)儀等。在20世紀(jì)70年代以前，廣泛使用的電纜故障測試方法是電橋法，包括電阻電橋法、電容電橋法、高壓電橋法。這種測試方法誤差較大，對某些類型的故障無法測量，所以目前Z為流行測試方法是閃測法，它包括沖閃和直閃，Z常用的是沖閃法。沖閃測試精度較高，操作簡單，對人的身體安全可靠。其設(shè)備主要由兩部分組成，即高壓發(fā)生裝置和電流脈沖儀。高壓發(fā)生裝置是用來產(chǎn)生直流高壓或沖擊高壓，施加于故障電纜上，迫使故障點(diǎn)放電而產(chǎn)生反射信號。電流脈沖儀是用來拾取反射信號測量故障距離或直接用低壓脈沖測量開路、短路或低阻故障。下面以故障點(diǎn)電阻為依據(jù)簡述一下測試方法：

（1）當(dāng)故障點(diǎn)電阻等于無窮大時(shí)，用低壓脈沖法測量容易找到斷路故障，一般來說，純粹性斷路故障不常見到，通常斷路故障為相對地或相間高阻故障或者相對地或相間低阻故障并存。

（2）當(dāng)故障點(diǎn)電阻等于零時(shí)，用低壓脈沖法測量短路故障容易找到，但實(shí)際工作中遇到這種故障很少。

（3）當(dāng)故障點(diǎn)電阻大于零小于100Ω時(shí)，用低壓脈沖法測量容易找到低阻故障。

（4）閃絡(luò)故障可用直閃法測量，這種故障一般存在于接頭內(nèi)部，故障點(diǎn)電阻大于100Ω，但數(shù)值變化較大，每次測量不確定。

（5）高阻故障可用沖閃法測量，故障點(diǎn)電阻大于100Ω且數(shù)值確定。一般當(dāng)測試電流大于15mA，測試波形具有重復(fù)性以及可以相重疊，同時(shí)一個(gè)波形有一個(gè)發(fā)射、三個(gè)反射且脈沖幅度逐漸減弱時(shí)，所測的距離為故障點(diǎn)到電纜測試端的距離；否則為故障點(diǎn)到電纜測試對端的距離。

結(jié)束語 ：

    電纜故障測試技術(shù)水平的提高，應(yīng)針對不同的故障性質(zhì)采取不同的方法，還要不斷引進(jìn)各類新技術(shù)、新設(shè)備，同時(shí)也要在新設(shè)備上摸索經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)新的功能。如現(xiàn)采用的發(fā)音頻信號給電纜，在故障點(diǎn)接收信號的測試技術(shù)，以及利用T16/910電纜故障測試儀的SDC系列高智能電纜故障閃測儀對故障點(diǎn)的定位。這些設(shè)備可以使其測量誤差控制在幾十厘米以內(nèi)，直接找到故障點(diǎn)進(jìn)行處理，提高了故障測尋的效率。 希望大家平時(shí)多觀察，多學(xué)習(xí)、多交流，多積累經(jīng)驗(yàn)，以期促進(jìn)實(shí)際工作效率，從而節(jié)省人力物力，縮短處理電纜事故的時(shí)間，創(chuàng)造較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。