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浅谈 10kV 电力电缆故障预定位方法

作者:论文发表网 更新时间:2017-08-15 19:17:12
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1 电缆故障原因分析
电缆故障产生的因素。1. 机械损伤。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。2. 电缆外皮的腐蚀。电缆外皮腐蚀又分为电腐蚀和化学腐蚀两种。如果电力电缆埋设在附近有强力地下电场的地方(如电力机车附近),往往出现电缆外皮铅包腐蚀致穿的现象(电腐蚀),导致潮气侵入,绝缘破坏。3.长期过负荷运行。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,电缆的温升常导致电缆薄弱处和接头处首先被击穿。4. 振动破坏。铁路轨道下运行的电缆,由于剧烈的震动导致电缆外皮产生弹性疲劳而破裂,形成故障。5. 不按技术要求施工。不按技术要求敷设电缆往往会留下隐患,如临时的改变设计走向、沟道结构及野蛮施工等都是形成电缆故障的重要原因。6. 拙劣的接头制作。在潮湿的气候条件下做接头,使接头封装物内混入水蒸气而达不到运行要求,久而久之往往形成闪络性故障。
2 电缆故障性质判别
2.1 电力电缆故障类型
电力电缆故障可分为两大类型:第一类为电缆导体损伤产生的故障,一般表现为开路或断线故障;第二类为相间或相对地之间绝缘介质损伤产生的故障,这类故障一般表现为低阻、泄漏性高阻和闪络性高阻三种情况,具体定义为:a、开路故障:如果电缆绝缘正常,但却不能正常输送电能的一类故障可认为是开路故障,如芯线似断非断、芯线某一处存在较大的线电阻及断芯等情况。b、低阻故障:如果电缆绝缘介质损伤,并能用“低压脉冲法”可测试的一类相间或相对地故障称为低阻故障。电缆故障点绝缘阻值(相间或相对地)的大小不是判断此故障为低阻故障的唯一标准。c、泄漏性高阻故障:电缆绝缘介质损坏并已形成固定泄漏通道的一类相间或相对地故障。表现为电缆做预防性试验时其泄漏电流值随所加的直流电压的升高而连续增大,并大大超过被测电缆本身所要求的规范值。d、闪络性高阻故障:未形成固定泄漏通道的一类相间或相对地故障。电缆的预试电压加到某一数值时,电缆的泄漏电流值突然增大,其值大大超过被测电缆所要求的规范值,这种类型的故障称为闪络性故障。
2.2 电缆故障类型分析判断
判断电缆故障类型一般有以下方法a、通过 MΩ 表判断b、通过万用表判断c、通过电缆直流耐压试验判断电缆故障性质的判别不能完全以相间或相对地绝缘电阻值的大小来确定,但可通过分析它的规律性加以参考。一般情况下绝缘电阻值 Rg 在 Ω 级时为低阻故障,Rg 在 kΩ—几 MΩ 时为泄漏高阻故障,Rg 在几十 MΩ—几百 MΩ 时为闪络高阻故障。3 电缆故障预定位方法3.1 电缆故障测试原理电缆故障测试是根据微波传输线的电波反射现象实现对电缆故障的预定位。对于低阻和开路故障,由仪器发射给故障电缆一个脉冲信号,电缆中传输的电脉冲遇到故障点或电缆异常处后,产生一个反射脉冲沿原电缆路径回到发射端,应用路程公式 S=vt 可得:S=1/2vt ①其中 :S---- 故障点到测试端的距离v---- 电信号在电缆中的传输速度 , 只与电缆的绝缘介质有关;与电缆导体材料无关 , 是一个常数 . 交联聚乙烯电缆 v ≈ 170m/μs。t---- 电信号从测试端发出,到故障点再返回到发送端所需时间。因此,只要测算出时间 t 就可知道故障点到测试端的距离。对于高阻故障,利用电缆故障点在高压作用下闪络放电形成瞬间短路故障,并同时产生回波信号的原理对其进行测试。测算两次回波信号的时间差,应用公式①可计算出故障点到测试端的距离。
3.2 测试方法
1. 低压脉冲法
低压脉冲法是依据微波传输理论(雷达原理),在电缆故障相上加一脉冲信号,当电波传输到故障点时必然有部分反射回来,通过分析入射波与反射波的时间差,计算出故障点的距离。由于输出的信号电压低(通常为 150V)很安全,因此,被称作低压脉冲法。此方法可用来测量电缆的低阻故障、开路故障、电缆长度以及部分中间接头的位置。
2. 高压闪络法
高压闪络法是指在高压的作用下使电缆故障点击穿形成闪络放电,高阻故障转化为瞬间短路故障并产生反射法。采集反射波进行分析,计算出故障点的距离。闪络法又分为冲闪和直闪两种,若高电压是通过球间隙施加至电缆故障相,且 3—5 秒钟冲击一次则称作高压脉冲法。若直接将高电压施加到电缆故障相直至击穿则称作高压直闪法。高压脉冲法与低压脉冲法相比,大大提高测试脉冲的电压与能量,使该脉冲在故障点处能形成瞬间短路电弧,此电弧使故障性质瞬时变为低阻故障,此时就可形成故障点对入射波的反射波,仪器测其时延,换算出故障距离。
3. 多次脉冲法
二次脉冲法和多次脉冲法概念的提出是建立在高压闪络法中高压击穿并使故障点放电这一基础上的。电缆故障点被击穿时会产生电弧而形成瞬间的短路 , 呈瞬间低阻故障特性。在燃弧稳定阶段 ( 或称瞬间低阻区 ) 再在电缆上加一个低压脉冲信号 , 则会出现一个和用低压脉冲法测试低阻故障时相同的波形。把这种在电缆上同时施加高压脉冲和低压脉冲的方法称为二次脉冲法 , 若低压脉冲信号是周期发送的则称为多次脉冲法。多次脉冲法的另一先进性在于它能周期性发射脉冲信号 , 保证了在故障点处于短路电弧状态时必有一个或多个反射波回来
浅谈 10kV 电力电缆故障预定位方法
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