電力電纜故障種類(lèi)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(lái)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(zhǎng)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(lèi)型；而低壓電纜故障只有開(kāi)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(wú)論是高壓電纜或低壓電纜，在施工安裝、運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常因短路、過(guò)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(lèi)，其故障類(lèi)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(duì)于直接短路或斷線故障用萬(wàn)用表可直接測(cè)量判斷，對(duì)于非直接短路和接地故障，用兆歐表?yè)u測(cè)芯線間絕緣電阻或芯線對(duì)地絕緣電阻，根據(jù)其阻值可判定故障類(lèi)型。

故障類(lèi)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(duì)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(cè)聲法：

所謂測(cè)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(duì)于高壓電纜芯線對(duì)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(duì)電纜故障芯線放電，在故障處電纜芯線對(duì)絕緣層放電產(chǎn)生“滋、滋”的火花放電聲，對(duì)于明敷設(shè)電纜憑聽(tīng)覺(jué)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(tīng)器或醫(yī)用聽(tīng)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(tīng)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(zhuān)人監(jiān)視。

（2）       電橋法：

電橋法就是用雙臂電橋測(cè)出電纜芯線的直流電阻值，再準(zhǔn)確測(cè)量電纜實(shí)際長(zhǎng)度，按照電纜長(zhǎng)度與電阻的正比例關(guān)系，計(jì)算出故障點(diǎn)。該方法對(duì)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(duì)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(cè)量。

  

測(cè)量電路如圖2所示，首先測(cè)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(cè)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(cè)完R1與R2后，再按圖3所示電路將b′與c′短接，測(cè)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(zhǎng)度。

采用電橋法時(shí)應(yīng)保證測(cè)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(guò)程中小數(shù)位數(shù)要全部保留。

（3）       電容電流測(cè)定法：

電纜在運(yùn)行中，芯線之間、芯線對(duì)地都存在電容，該電容是均勻分布的，電容量與電纜長(zhǎng)度呈線性比例關(guān)系，電容電流測(cè)定法就是根據(jù)這一原理進(jìn)行測(cè)定的，對(duì)于電纜芯線斷線故障的測(cè)定非常準(zhǔn)確。測(cè)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(jí)交流電壓表一只，0～100mA、0.5級(jí)交流毫安表一只。

測(cè)量步驟：

①首先在電纜首端分別測(cè)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(cè)量每相芯線的電容電流Ia′、Ib′、Ic′的數(shù)值，以核對(duì)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(cè)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(zhǎng)為L(zhǎng)，芯線斷線點(diǎn)距離為X，則Ia/ Ic=L/X，X=（ Ic/ Ia）L。

測(cè)量過(guò)程中，只要保證電壓不變，電流表讀數(shù)準(zhǔn)確，電纜總長(zhǎng)度測(cè)量，其測(cè)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(zhǎng)度較短的電纜芯線對(duì)地故障，應(yīng)用此方法測(cè)量簡(jiǎn)便，不需要精密儀器和復(fù)雜計(jì)算，其接線如圖5所示，測(cè)量原理如下：將電纜故障芯線與等長(zhǎng)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(duì)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(duì)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(duì)應(yīng)點(diǎn)。

 

 

圖中K為單相閘刀開(kāi)關(guān)，E為6V蓄電池或4節(jié)1號(hào)干電池，G為直流微伏表，測(cè)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(zhǎng)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(zhǎng)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(kāi)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(lèi)型

電力電纜由于機(jī)械損傷、絕緣老化、施工質(zhì)量低、過(guò)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(lèi)型的方法是用兆歐表在線路一端測(cè)量各相的絕緣電阻。一般根據(jù)以下情況確定故障類(lèi)型：

（1）當(dāng)搖測(cè)電纜一芯或幾芯對(duì)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(cè)電纜一芯或幾芯對(duì)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(cè)電纜一芯或幾芯對(duì)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(cè)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(cè)試方法

過(guò)去使用的儀器設(shè)備有QF1-A型電纜探測(cè)儀、DLG-1型閃測(cè)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(cè)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(cè)試方法誤差較大，對(duì)某些類(lèi)型的故障無(wú)法測(cè)量，所以目前Z為流行測(cè)試方法是閃測(cè)法，它包括沖閃和直閃，Z常用的是沖閃法。沖閃測(cè)試精度較高，操作簡(jiǎn)單，對(duì)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(lái)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(hào)。電流脈沖儀是用來(lái)拾取反射信號(hào)測(cè)量故障距離或直接用低壓脈沖測(cè)量開(kāi)路、短路或低阻故障。下面以故障點(diǎn)電阻為依據(jù)簡(jiǎn)述一下測(cè)試方法：

（1）當(dāng)故障點(diǎn)電阻等于無(wú)窮大時(shí)，用低壓脈沖法測(cè)量容易找到斷路故障，一般來(lái)說(shuō)，純粹性斷路故障不常見(jiàn)到，通常斷路故障為相對(duì)地或相間高阻故障或者相對(duì)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(cè)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(cè)量容易找到低阻故障。

（4）閃絡(luò)故障可用直閃法測(cè)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(cè)量不確定。

（5）高阻故障可用沖閃法測(cè)量，故障點(diǎn)電阻大于100Ω且數(shù)值確定。一般當(dāng)測(cè)試電流大于15mA，測(cè)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(cè)的距離為故障點(diǎn)到電纜測(cè)試端的距離；否則為故障點(diǎn)到電纜測(cè)試對(duì)端的距離。

結(jié)束語(yǔ) ：

    電纜故障測(cè)試技術(shù)水平的提高，應(yīng)針對(duì)不同的故障性質(zhì)采取不同的方法，還要不斷引進(jìn)各類(lèi)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(kāi)發(fā)新的功能。如現(xiàn)采用的發(fā)音頻信號(hào)給電纜，在故障點(diǎn)接收信號(hào)的測(cè)試技術(shù)，以及利用T16/910電纜故障測(cè)試儀的SDC系列高智能電纜故障閃測(cè)儀對(duì)故障點(diǎn)的定位。這些設(shè)備可以使其測(cè)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(cè)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。