電力電纜故障種類及故障判斷與查找

電力電纜故障種類及故障判斷與查找
隨著電力、能源行業的發展，各種電纜越來越多地運用到生活的各個域，而且般都埋入地下或入電纜溝敷設，當電纜發生故障后，如何快速準確的查找故障點，盡快恢復供電，是長期困擾我們的難題。
三峽十年在這十年因參戰各大型水電程業電力建設施（青海李家峽電站、湖北三峽水電程、廣西梧州水利樞紐、云南小灣水電站建設等）多年的實際作經驗中，發現壓電纜和低壓電纜的故障各有許多不同之處，壓電纜故障多以運行故障為主，且大多數是阻故障，而阻故障又分泄露和閃絡兩大類型；而低壓電纜故障只有開路、短路和斷路三種情況（當然，壓電纜也包括這三種情況）。
 
無論是壓電纜或低壓電纜，在施安裝、運行過程中經常因短路、過負荷運行、緣老化或外力作用等原因成故障。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：
①三芯電纜芯或兩芯接地。
②二相芯線間短路。
③三相芯線短路。
④相芯線斷線或多相斷線。
對于直接短路或斷線故障用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緣電阻或芯線對地緣電阻，根據其阻值可判定故障類型。
故障類型確定后，查找故障點并不是件容易的事情，下面根據本人對電力電纜多年摸索的經驗，介紹幾種查找故障點的方法，以供參考。
2       電纜故障點的查找方法
(1)       測聲法：
所謂測聲法就是根據故障電纜放電的聲音行查找，該方法對于壓電纜芯線對緣層閃絡放電較為有效。此方法所用設備為直耐壓試驗機。電路接線如圖1所示，其中SYB為壓試驗變壓器，C為壓電容器，ZL為壓整硅堆，R為限電阻，Q為放電間隙，L為電纜芯線。
 
當電容器C充電到定電壓值時，間隙對電纜故障芯線放電，在故障處電纜芯線對緣層放電產生“滋、滋”的火花放電聲，對于明敷設電纜憑聽覺可直接查找，若為地埋電纜，則要確定并標明電纜走向，再在雜噪聲音zui小的時候，借助耳聾助聽器或用聽診器等音頻放大設備行查找。查找時，將拾音器貼近地面，沿電纜走向慢慢移動，當聽到“滋、滋 ”放電聲zui大時，該處即為故障點。使用該方法定要注意安，在試驗設備端和電纜末端應設人監視。

(2)       電橋法：
電橋法就是用雙臂電橋測出電纜芯線的直電阻值，再準確測量電纜實際長度，按照電纜長度與電阻的正比例關系，計算出故障點。該方法對于電纜芯線間直接短路或短路點接觸電阻小于1Ω的故障，判斷誤差般不大于3m，對于故障點接觸電阻大于1Ω的故障，可采用加電壓燒穿的方法使電阻降至1Ω以下，再按此方法測量。
 
 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相至故障點的相電阻值，R為短接點的接觸電阻。再就電纜的另端測出a′與b′芯線間的直電阻值R2，則R2=2R(L-X)+R,式中R(L-X)為a′相或b′相芯線至故障點的相電阻值，測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)，由此可得出故障點的接觸電阻值：R=R1+R2-2RL，因此，故障點兩側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三個數值確定后，按比例公式即可求出故障點距電纜端頭的距離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。
采用電橋法時應保證測量度，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，計算過程中小數位數要保留。
(3)       電容電測定法：
電纜在運行中，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系，電容電測定法就是根據這原理行測定的，對于電纜芯線斷線故障的測定非常準確。測量電路如圖4所示，使用設備為1～2kVA單相調壓器臺，0～30V、0.5交電壓表只，0～100mA、0.5交毫安表只。
 
測量步驟：

①在電纜端分別測出每相芯線的電容電(應保持施加電壓相等)Ia、Ib、Ic的數值。
②在電纜的末端再測量每相芯線的電容電Ia′、Ib′、Ic′的數值，以核對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。
③根據電容量計算公式C=1/2πfU可知，在電壓U、頻率f不變時C與I成正比。因為頻電壓的f(頻率)不變，測量時只要保證施加電壓不變，電容電之比即為電容量之比。設電纜長為L，芯線斷線點距離為X，則Ia/ Ic=L/X，X=( Ic/ Ia)L。
測量過程中，只要保證電壓不變，電表讀數準確，電纜總長度測量，其測定誤差小。
(4)       零電位法：
零電位法也就是電位法，它適應于長度較短的電纜芯線對地故障，應用此方法測量簡便，不需要儀器和復雜計算，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導線并聯，在兩端加電壓E時，相當于在兩個并聯的均勻電阻絲兩端接了電源，此時，條電阻絲上的何點和另條電阻絲上的對應點之間的電位差然為零。反之，電位差為零的兩點然是對應點。因為微伏表的負接地，與電纜故障點等電位，所以，當微伏表的正在導線上移動至示值為零時的點與故障點等電位，即故障點的對應點。
 
 為單相閘刀開關，E為6V蓄電池或4節1號干電池，G為直微伏表，測量步驟如下：
①在b和c相芯線上接上電池E，再在地面上敷設根與故障電纜長度相等的導線S，該導線要用裸銅線或裸鋁線，其截面應相等，不能有中間接頭。
②將微伏表的負接地，正接根較長的軟導線，導線另端要求在敷設的導線上滑動時能充分接觸。
③合上閘刀開關K，將軟導線的端頭在導線上滑動，當微伏表示為零時的位置即為電纜故障點的位置。
其他幾種電力電纜故障判斷及查找方法：
1 故障的類型
電力電纜由于機械損傷、緣老化、施質量低、過電壓、緣油失等都會發生故障。根據故障性質可分為低電阻接地或短路故障、電阻接地或短路故障、斷線故障、斷線并接地故障和閃絡性故障。
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端測量各相的緣電阻。般根據以下情況確定故障類型：
(1)當搖測電纜芯或幾芯對地緣電阻，或芯與芯之間緣電阻低于100Ω時，為低電阻接地或短路故障。
(2)當搖測電纜芯或幾芯對地緣電阻，或芯與芯之間緣電阻低于正常值很多，但于100Ω時，為電阻接地故障。
(3)當搖測電纜芯或幾芯對地緣電阻較或正常，應行導體連續性試驗，檢查是否有斷線，若有即為斷線故障。
(4)當搖測電纜有芯或幾芯導體不連續，且經電阻接地時，為斷線并接地故障。
(5)閃絡性故障多發生于預防性耐壓試驗，發生位大多在電纜終端和中間接頭。