高壓電力電纜故障的各種類型及其預(yù)定位和精確定位的方法

摘 要:高壓電力電纜在供電時(shí)具有安全、可靠等優(yōu)點(diǎn)，也正是高壓電力電纜這些優(yōu)點(diǎn)使其獲得了越來越廣泛的應(yīng)用，如何有效確保高壓電力電纜在供電時(shí)的運(yùn)行質(zhì)量就非常重要，而高壓電力電纜的故障檢測(cè)和定位技術(shù)作為確保電力電纜運(yùn)行質(zhì)量的重要技術(shù)就成了當(dāng)前行業(yè)的研究重點(diǎn)。本文從高壓電力電纜故障的類型及其判斷談起，然后分別對(duì)高壓電力電纜故障的預(yù)定位和精確定位方法進(jìn)行說明。

關(guān)鍵詞:高壓電力電纜 故障類型 預(yù)定位 精確定位 方法

中圖分類號(hào):TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)07(a)-0104-01

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展步伐的不斷加快，我國(guó)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人民生活的用電量日益增加，社會(huì)各界對(duì)電力的需求量越來越大，對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行安全要求也越來越高。如何確保電力運(yùn)輸高壓電力電纜的安全已成為一個(gè)非常重要的問題。相關(guān)數(shù)據(jù)表明，電力電纜所產(chǎn)生的故障是造成供電故障的重要原因。因而如何快速、準(zhǔn)確地確定故障的類型以及故障點(diǎn)的位置已成為電力電纜使用和運(yùn)行過程中一項(xiàng)非常重要的技術(shù)。

1 高壓電力電纜故障的類型及其判斷

1.1 高壓電力電纜故障的類型

電纜的故障可分為運(yùn)行故障和預(yù)防性試驗(yàn)故障，預(yù)防性試驗(yàn)是使電纜缺陷提前暴露出來的方法，按照故障部位可分為線芯損傷和不同相以及相與地之間絕緣介質(zhì)損失發(fā)生的故障。①低阻故障。相之間或相地之間的絕緣電阻低于10kΩ。②泄漏性高阻故障。相之間及相與地之間絕緣電阻遠(yuǎn)低于正常值，電纜絕緣介質(zhì)已損壞并形成固定的電阻通道，一般常見單相接地、二相短路。③閃絡(luò)性高阻故障。在電纜預(yù)防性試驗(yàn)電壓范圍內(nèi)，電纜泄漏電流值突然增大，并超過被測(cè)電纜所要求的范圍值，當(dāng)電壓下降時(shí)，絕緣又恢復(fù)。④開路故障。電纜絕緣正常，但不能正常送電，電纜線芯似斷非斷。這種情況很少見。

1.2 高壓電力電纜故障類型的判斷

①接地故障判斷。接地故障通常利用搖表測(cè)絕緣電阻的方法進(jìn)行判斷。②短路故障判斷。短路故障通常利用萬用表測(cè)相間通斷的方法進(jìn)行判斷。③斷線故障判斷。檢查電纜導(dǎo)體連續(xù)性是否完好。方法是在一端將ABC三相短接(不接地)，到另一端用萬用表測(cè)量各相間電阻值是否為零。若各相間均為零，則三相完好;若AB為零，BC、CA不為零，則C相斷線，以此類推;若各相間均不為零，則兩相或三相斷線。

2 高壓電力電纜故障的預(yù)定位方法

當(dāng)前高壓電力電纜故障的預(yù)定位常用的方法主要有電纜在線檢測(cè)方法、電橋法和脈沖法，以下將分別給予簡(jiǎn)單說明。

2.1 電纜在線檢測(cè)方法

電纜在線檢測(cè)方法常用的有直流分量法和直流疊加法。①直流分量法。原理是利用了絕緣中水樹枝的整流作用而產(chǎn)生直流分量，現(xiàn)場(chǎng)中電纜銅屏蔽層常常接地，為了測(cè)量直流分量，得把銅屏蔽層與接地?cái)嚅_，而把直流分量檢測(cè)裝置串連在銅屏蔽層與大地之間。在電纜的一端銅屏蔽層的接地線裝有一個(gè)開關(guān)，不測(cè)量時(shí)開關(guān)閉合，測(cè)量時(shí)開關(guān)打開。②直流疊加法。在電纜絕緣層上疊加一定的直流電壓(15-50V)。檢測(cè)電纜絕緣層上通過的直流電流信號(hào)，從而計(jì)算出絕緣電阻。

2.2 電橋法

電橋法有多種接線，普遍使用的是繆雷環(huán)線法。對(duì)低電阻性接地用低壓繆雷環(huán)線法，電源電壓不超過1kV;高電阻性接地用高壓繆雷環(huán)線法，電壓可達(dá)數(shù)千甚至上萬伏。但所謂低阻和高阻并沒有嚴(yán)格界線，而隨所用儀器的電摞電壓和檢測(cè)靈敏度而定。普通的單臂和雙臂電橋，多外接數(shù)十伏到數(shù)百伏的直流電源，以2-3KΩ作為劃分高阻和低阻的界線是適當(dāng)?shù)摹Ｒ驗(yàn)檫@時(shí)恰能得到電橋測(cè)量所必需的10-50mA的測(cè)量電流，電橋足夠準(zhǔn)確。當(dāng)電阻大于3KΩ時(shí)，電橋靈敏度不夠，顯然，要增大電流，方法不外是提高電壓和降低電阻。提高電壓就是采用高壓繆雷環(huán)線法，它與低壓繆雷環(huán)線法沒有本質(zhì)的區(qū)別，只是儀器能承受高壓。用繆雷環(huán)線法測(cè)量單相接地故障的接線原理就是將電橋的測(cè)量端子Ｘ1和Ｘ2分別接往故障纜芯和完好纜芯，這兩芯的另一端用跨接線短接構(gòu)成環(huán)線。于是電橋本身有兩臂(比例臂B和測(cè)量臂A);故障點(diǎn)兩側(cè)的纜芯環(huán)線電阻構(gòu)成另兩臂。當(dāng)電橋平衡時(shí)，則有:MXr=(2L-X)rR，所以X=2LR/(R+M)，式中，X:從測(cè)量端到故障點(diǎn)的距離(m);L:電纜長(zhǎng)度(m);R:測(cè)量臂電阻(Ω);M:比例臂電阻(Ω);r:電纜每米長(zhǎng)度的電阻(Ω/m)。

2.3 脈沖法

在測(cè)試時(shí)，從測(cè)試端向電纜中輸人一個(gè)低壓脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)沿著電纜傳播，當(dāng)遇到電纜中的波阻抗不匹配點(diǎn)時(shí)，如:開路點(diǎn)、短路點(diǎn)、低阻故障點(diǎn)和接頭點(diǎn)等，均會(huì)產(chǎn)生波反射，反射波傳回測(cè)試端，被儀器記錄下來，假設(shè)從儀器發(fā)射出脈沖到儀器接受到反射脈沖的時(shí)間差為△t，同時(shí)如果已知脈沖電磁波在電纜中傳播的速度是v，那么即可計(jì)算出阻抗不匹配點(diǎn)距測(cè)t端的距離L的數(shù)值，其計(jì)算公式為:Lx=V·Δt/2(m)，式中，Lx:從測(cè)試端到故障點(diǎn)的距離(m);V:脈沖波在電纜中的傳播速度;Δt:發(fā)送脈沖和反射脈沖之間的時(shí)間間隔(μs)。

3 高壓電力電纜故障的精確定位方法

3.1 故障電纜線路的識(shí)別

故障電纜線路的識(shí)別包括電纜路徑的查找和電纜線路的鑒別。①電纜線路路徑的查找。在待測(cè)電纜上加入特定頻率的電流信號(hào)，通過接收該電流信號(hào)在電纜周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)信號(hào)來查找出電纜路徑和識(shí)別出被測(cè)電纜。常用的方法有音谷法、音峰法和極大值法。②電纜線路的鑒別。在幾條并列敷設(shè)的電纜中正確判斷出已停電的需要檢修或切改的電纜線路，常用的方法為脈沖信號(hào)法。

3.2 電纜線路故障的精確定點(diǎn)

在完成故障電纜線路的識(shí)別的基礎(chǔ)上，還需要對(duì)電纜線路的故障進(jìn)行精確定點(diǎn)，而所謂的電纜線路故障的精確定點(diǎn)就是指在經(jīng)過初測(cè)和確定電纜路徑后，準(zhǔn)確定出電纜故障點(diǎn)所在的具體位置。目前，常用的電纜線路故障的精確定點(diǎn)方法主要是聲測(cè)法這里簡(jiǎn)單介紹一下沖擊放電聲測(cè)法的基本原理和方法。聲測(cè)法就是利用直流高壓試驗(yàn)設(shè)備向電容器充電、儲(chǔ)能，當(dāng)電壓達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，球間隙擊穿，高壓試驗(yàn)設(shè)備和電容器上的能量經(jīng)球間隙向電纜故障點(diǎn)放電，產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)聲波，從而用定點(diǎn)儀確定故障點(diǎn)位置。

4 結(jié)語

高壓電力電纜的安全穩(wěn)定運(yùn)行要以有效的高壓電力電纜故障檢測(cè)機(jī)制為基礎(chǔ)，其中高壓電力電纜故障的檢測(cè)主要是包括故障類型性質(zhì)的確定以及高壓電力電纜故障的預(yù)定位和精確定位，其中故障類型性質(zhì)的確定是有效解決高壓電力電纜故障的前提，高壓電力電纜故障的預(yù)定位和精確定位是有效解決高壓電力電纜故障的關(guān)鍵，只有做好高壓電力電纜故障的各項(xiàng)檢測(cè)工作，才能確保高壓電力電纜的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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