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电力电缆的常见故障分类
点击次数:668 发布时间:2018-03-30

电力电缆经常用于城市地下电网、发电站、工矿业等供电场所,主要是用来传输和分配电能的电缆。电力电缆主要由线芯、绝缘层、金属屏蔽层、保护层等四个部分组成。线芯是电力电缆的主要部分,电力电缆的导电部分,用来输送电能的;绝缘层是将线芯与大地及不用相的线芯在电气上隔离开,保证电能的输送,是电力电缆结构中不可缺少的组成部分;15KV及以上的电力电缆都存在导体屏蔽层和绝缘屏蔽层;保护层可以保护电力电缆不受外界杂质和水分的侵入,防止外力直接损坏电力电缆。

 

随着城镇化建设的逐步推进,城市的用电需求不断增长,各种电网改造工程也在逐年进行,在电力系统中,电力电缆被当做连接电路和传输工具,其应用量也在逐年增大并且应用范围越来越广。但电力电缆多在地下埋设,工作环境比较恶劣,加之电力电缆本身的复杂工艺,电缆故障时有发生。一旦发生电缆故障,会直接影响到电网供电,给人们的生产生活造成严重损失。因此,各供电企业也越来越重视电力电缆故障产生的原因,实时和准确应用相应的检测方法处理电力电缆故障,从而保障供电的稳定性。

 

电力电缆常见故障有以下几种:

 

1、按故障材料特征分类:可分为串联故障、并联故障及复合故障三类。 

(1)串联故障

串联故障(金属材料缺陷)是指电缆一个或多个导体(包括铅、铝外皮)断开的故障。它是广义的电缆开路故障。因缆芯的连续性受到破坏,形成断线或不完全断线。不完全断线尤其不容易发现。串联故障具体可分为:一点开断、多点开断、一相断线、多相断线等。

(2)并联故障

并联故障(绝缘材料缺陷)是指导体对外皮或导体之间的绝缘水平下降,不能承受正常运行电压而发生的短路故障。它是广义的电缆短路故障。这类故障由于缆芯之间或缆芯对外皮间的绝缘破坏而形成短路、接地、闪络击穿等现象,在现场出现频率较高。并联故障具体可分为:一相接地、两相接地、两相短路、三相短路等。 

(3)复合故障

复合故障(绝缘材料、金属材料都出现了缺陷)是指缆芯与缆芯之间的绝缘均出现故障。它包括一相断线并接地、两相断线并接地、两相短路并接地等。

 

2、按故障点绝缘特征分类

根据电缆故障点绝缘电阻Rf与击穿间隙G的情况,电缆故障又可分为开路故障、低阻故障、高阻故障、闪络故障四大类。该分类法为现场电缆故障zui基本的分类方法,特别有利于探测方法的选择。

其中,间隙击穿电压UG的大小取决于故障点放电通道(即击穿间隙)的距离G,绝缘电阻Rf的大小取决于故障点电缆介质碳化程度,分布电容Cf的大小取决于故障点受潮程度。

(1)开路故障

电缆金属部分的连续性受到破坏,形成断线,且故障点的绝缘材料也受到不同程度的破坏。现场用兆欧表测其绝缘电阻Rf为无穷大(∞),但在直流耐压试验时,会出现电击穿;检查芯线导通情况,有断点。现场一般以一相或二相断线并接地的形式出现。

(2)低阻故障

电缆绝缘材料受到损伤,出现接地故障。现场用兆欧表测其绝缘电阻Rf小于10Z0(Z0为电缆的波阻抗,一般取10~40Ω之间)。现场一般低压动力电缆和控制电缆出现低阻故障的几率较高。

(3)高阻故障

电缆绝缘材料受到损伤,出现接地故障。现场用兆欧表测其绝缘电阻Rf 大于10Z0,在直流高压脉冲试验时,会出现电击穿。高阻故障是高压动力电缆(6KV或10KV电力电缆)出现几率zui高的电缆故障,可达总故障的80%以上。

现场实测时,笔者一般取Rf=3KΩ为划分高阻与低阻故障的界线。因为Rf=3KΩ时,恰好能得到回线法电桥精确测量所必需的10~50mA的测量电流。

(4)闪络故障

电缆绝缘材料受到损伤,出现闪络故障。现场用兆欧表测其绝缘电阻Rf为无穷大(∞),但在直流耐压或高压脉冲试验时,会出现闪络性电击穿。闪络性故障比较难测,特别是新敷设的电缆进行预防性试验出现闪络故障时。现场一般使用直流闪络法进行探测。

 

3. 按故障引发原因及故障点特征分类

根据电力电缆在运行或预防性试验中,电缆、电缆头及中间盒出现不同特点的绝缘破坏,还可分为放炮故障、击穿故障和运行故障三类。

(1)放炮故障

在工矿企业,运行中的电力电缆,由于种种原因,绝缘出现严重损坏,产生跳闸的事故。称为电缆放炮。这类故障的特点是:电缆故障点多数有铅包或铜皮破裂,外部有不同程度的变形;电缆故障性质常表现为两相短路接地或两相断线并接地,其接地电阻一般较小,解剖故障点,可发现电弧击穿的碳化点或树状放电碳道与裂痕。电缆放炮故障,其故障特征明显,大多数情况下,运行值班人员都能提供放炮大致位置。所以,这类故障除少数较复杂的情况需测距外,一般只要用万用表测定故障的具体性质(单相接地、短路接地、断线接地等),可用声测法直接定点,简单明了。

(2)击穿故障

实际工作中,因预防性试验而触发的电缆绝缘破坏事件,习惯称为电缆击穿。该类故障均发生在直流实验电压下,其绝缘破坏为电击穿,接地点一般铅包或铜皮完好,外部无明显变形(机械创伤除外)。电缆击穿故障多为单纯性接地故障,其接地故障较高,解剖故障点,绝缘材料没有碳化点,但通过仪器可发现碳孔和水树枝老化结构。对电缆击穿故障,特别是一些高阻接地性电缆击穿故障,其测试难点在测距。由于该类故障较为隐蔽,测试参数复杂多变,缺少规律性,所以能否迅速发现电缆故障点,测距是关键。"高压回线法"、"电锤法"均具有探测该类故障zui有效的方法。

(3)运行故障

它是指工厂电力系统在运行中,电缆馈出线、电机、变压器的电缆引线,其高压二次回路出现电压波动或发现接地信号(有接地保护的电力元件出现接地跳闸),排除其他电力元件故障的可能性而确定的电缆故障。这类故障的zui大特点就是不明确。电缆运行故障的极端形式就是电缆放炮(如两点接地引发的相间短路);另一部分运行故障在做停点检查时,由于耐压通不过而发展成电缆击穿故障(如电缆老化、绝缘缺陷等);还有一部分电缆运行故障是由于电缆引出线安装位置不当(如电缆相间或对地距离不够、电缆头脏污或电机基础进水等),这些故障主要进行一些简单处理即可;zui不明确的是那些瞬时接地、产生不稳定闪络的电缆运行故障。该类故障在电缆停电后,绝缘电阻测量和直流耐压实验有相当部分可以通过,再把电缆投入系统后,也能正常运行一段时间;剩下的就是单相接地电缆故障,它们约占电缆运行故障的40%,这种接地故障一般外部也没有明显变形,接地电阻也不太高(一般几十至几百欧)。解剖故障点有细微的碳化点。

 

电缆运行接地故障原因有两种:其一,由于电缆运行时间较长,绝缘层出现自然老化;其二,电缆在腐蚀环境中,电缆护套被迅速破坏,腐蚀性气体侵入绝缘层使其劣化。电缆绝缘层不管出现老化还是劣化,其击穿电压都会下降,zui终导致额定工频电压下的电击穿,从而产生电缆接地故障。这类故障可用"低压回线法"探测;用"电锤法"探测,效果也较好。

 

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