还剩23页未读,继续阅读
本资源只提供10页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
文本内容:
1.1电力电缆易出现故障部位根据河南电业局相关运行检修的实践统计,电缆易出现故障的部位主要有绝缘、附件和外护套
1.
1.1绝缘问题电缆的绝缘老化主要出现在电缆投入运行的后期,导致运行后期故障率大幅上升;绝缘老化主要分为树枝状老化、电热老化及附件材料老化电缆绝缘介质内部气隙在电场作用下产生游离使绝缘下降当绝缘介质电离时,气隙中产生臭氧、硝鼓等化学生成物,腐蚀绝缘层绝缘层中的水分使绝缘纤维产生水解,造成绝缘程度下降过热会引起绝缘层老化变质电缆绝缘内部气隙产生电游离造成局部过热,使绝缘层碳化电缆过负荷是电缆过热重要的因素__于电缆密集地区、电缆沟及电缆__等通风不良处的电缆、穿在干燥管少的电缆以及电缆与热力管道接近的部分等都会使电缆绝缘本身过热而使绝缘层加速损坏电缆绝缘__在电和热的作用下运行,其物理性能会发生变化,从而导致其绝缘强度降低或介质损耗增大而最终引起绝缘崩溃者为绝缘老化,绝缘老化故障率约为19%运行时间特别久30.40年以上1的则称为正常老化如属于运行不当而在较短年份内发生类似情况者,则认为是绝缘过早老化可引起绝缘过早老化的主要原因有
1.电缆选型不当,致使电缆__在过电压下工作
2.电缆线路周围靠近热源,使电缆局部或整个电细线路__受热而过早老化
3.电缆工作在具有可与电缆绝缘起不良化学反应的环境中而过早老化
1.
1.2附件问题理论上认为,电力电缆受外界环境因数和人为因数影响较小,安全运行可靠性高,但是电缆的中间接头和终端通常在电缆敷设现场人工制作__,容易出现纸漏电缆附件故障占电缆故障的27%其宏观主要表现为复合界面放电和附件材质早期老化其中复合介质沿面放电占电缆附件故障的73%,附件材质早期老化占附件故障的27%电缆附件故障往往是由制作工艺不精,在制作过程中,使附件出现气泡、水分、杂质等缺陷,导致局部放电而引起绝缘击穿,主要体现在
1.电缆的中间接头、终端头制作质量不高1剥离半导体时,损坏内绝缘或绝缘表面有微粒、灰尘等杂质,或者半导电层爬电距离处理不够,在投入运行后,都将使其中的杂质在强大的电场作用下发生游离,产生电树枝2制作过程中,如果导线压接质量不好,使接头接触电阻过大而发热,或热收缩过渡等造成了绝缘老化,从而使绝缘层老化击穿,导致电缆接地短路或相间短路,使电缆头产生“放炮现象,同时伤及附近的其他电缆3电缆接头工艺不标准,密封不规范,投入运行后使绝缘内部受潮气、水分的侵蚀,引起中间接头绝缘受潮劣化严重时使电缆主绝缘内部大__进水,导致主绝缘整体性受潮,最终发生电缆击穿故障4导体连接管压接不良电缆中间接头导体连接管压接不良,打磨不平整,特别是在压接管口边缘处,局部有尖角、毛刺,易造成接头内部电场不均匀,运行中产生了局部放电,绝缘老化,绝缘性能下降,发生击穿事故5电缆终端或中间接头金属屏蔽层接地电阻过大对于电缆的金属屏蔽层而言在一般交联电缆上要有两点接地,且接地电阻要小于规定值若接地电阻值超标很多,当电缆及接头受到过电压时,会感应产生更高的过电压进而引起绝缘部分的老化击穿同时电缆接地故障引起的系统过电压造成电缆的再次故障的可能性也仍然存在,后果也是比较严重的
2.电缆本体在运行过程中因负荷的变化,环境因素的变化而热胀冷缩,特别是热收缩型电缆附件不能够随之弹性变形而丧失密封作用,在电缆附件与电缆XLPE绝缘层之间形成呼吸效应,将大气中的水分和潮气带入电缆附件中,引发电缆附件内部相间或相对地短路故障
3.环境湿度、潮气偏大制作电缆头时因环境潮气、湿度偏大,绝缘局部受潮,使绝缘性能下降,发展成贯穿性通道,导致电缆击穿事故为了尽量避免电缆中间接头、电缆终端故障,电力部门应制订有效措施防范电缆接头故障,具体措施如下1进一步建立与规范电缆及附件的设计、选型、施工、监理、交接与验收的标准与规范,保证产品质量和施工质量的全程控制2应尽可能减少电缆中间接头,对于__、槽架与直埋混合方式敷设的电缆,接头应尽量设置在__或槽架中3对于电缆中间接头的制作人员,应进行必要的业务资质与技术评定,持证上岗4在剥削护套、绝缘屏蔽层、半导体要细心,绝缘表面应__打磨,押解后必须去尖角、毛刺,清除金属粉末,防止杂质颗粒遗留除此之外,技术人员应严格按照有关操作技术规程进行,以确保电缆中间头和终端头的制作质量在选用电缆头时,逐步改用橡胶预制式接头它是总结并克服热收缩电缆头缺点的基础上专门研制使用的,适用于交联电缆接头,并且达到了国际IEC标准制作全过程要求均应在现场完成,要选择合理适当时机,设法避免环境温度、湿度、灰尘、甚至工作人员汗液对电缆接头制作的不良影响,消除制作环节本身的事故隐患
1.
1.3电缆外护层问题在城市电网的改造中,中低压和高压电缆被广泛使用,电力电缆外护套是保护电缆的第一道防线,其完好与否对电缆的使用寿命关系重大
1.电缆外护层故障的原因主要有3种1电缆旁边的硬物损伤;2施工遗留缺陷;3白蚁蛀蚀;调查表明第
1、2种原因对电缆的损害并不严重,严重的是白蚁腐蚀
2.防范措施对于运行中的电缆,只能从提高测寻效率方面采取措施例如采用较好的仪器、工具,熟练掌握测寻技术等防止外护套故障根本的对策,应采用系统工程的方法,实行全过程控制从电缆的选型和__开始就要制定防止故障的目标1电缆的选型选择硬度较高和防蚁性能好的外护套,目前己有一种工艺,可以在外护套上挤压一层防蚁护套,其防蚁性能较佳其次,可考虑选用耐腐蚀的金属护套,即使电缆受到蚁害,也可减低金属护套被腐蚀的程度2提高电缆敷设__质量采用先进的敷设方法,电缆在敷设过程中不受到大的侧压力,防止外护套受到损伤严格电缆装置环境要求,如直埋电缆周围必须有不含石块和硬物等的细砂保护
1.2电力电缆故障原因了解电缆故障的原因,对减少电缆的损坏,快速判定故障点十分重要电缆故障的原因大致分为以下几类机械损伤机械损伤类故障比较常见,所占的故障率最大,约为57%其故障形式比较容易识别,大多造成停电事故一般造成机械损伤的原因有以下几种;直接受外力破坏如进行城市建设,交通运输,地下管线工程施工、打桩、起重、转运等误伤电缆施工损伤如机械牵引力过大而拉损电缆;电缆弯曲过度而损伤绝缘层或屏蔽层;在允许施工温度以下的野蛮施工致使绝缘层和保护层损伤;电缆剥切尺寸过大,刀痕过深等损伤自然损伤如中间头或终端头的绝缘胶膨胀而涨裂外壳或附近电缆护套;因自由行程而使电缆管口、支架处的电缆外皮磨破因土地沉降、滑坡等引起的过大拉力而拉断中间接头或电缆本体;因温度太低而冻裂电缆或附件;大型设备或车辆的频繁振动而损坏电缆等绝缘受潮绝缘受潮是电缆故障的又一主要因素,所占的故障率约为13%,绝缘受潮一般可在绝缘电阻和直流耐压试验中发现,表现为绝缘电阻降低,泄漏电流增大一般造成绝缘受潮的原因有以下几种主要有接头盒或终端盒结构不密封或__不良导致进水、电缆制造不良有小孔或裂缝、金属护套被外物刺伤或腐蚀穿孔等绝缘老化变质电缆绝缘__在电和热的作用下运行,其物理性能会发生变化,从而导致其绝缘强度降低或介质损耗增大而最终引起绝缘崩溃者为绝缘老化,绝缘老化故障率约占19%运行时间特别久30一40年以上的则称为J下常老化如属于运行不当而在较短年份内发生类似情况者,则认为是绝缘过早老化引起绝缘过早老化的主要原因有电缆选型不当,致使电缆__在过电压下运行电缆线路周围靠近热源,使电缆局部或整个电缆线路__受热而过早老化电缆工作在与电缆绝缘起不良化学反应的环境中而过早老化绝缘介质内部气息在电场的作用下产生游离使绝缘下降,电缆运行过热时也会引起绝缘层的老化变质过电压电力电缆因雷击或其他冲击过电压而损坏的情况在电缆线路上并不多见因为电缆绝缘在正常运行电压下所承受的电应力,约为新电缆所能承受的击穿试验时承受电应力的十分之一因此,一般情况下,3—4倍的大气过电压或操作过电压对于绝缘良好的电缆不会有太大的影响但实际上,电缆线路在遭受雷击时被击穿的情况并不罕见从现场故障实物的解剖分析可以确认,这些击穿点往往早已存在较为严重的某种缺陷雷击仅是较早地激发了该缺陷容易被过电压激发而导致电缆绝缘击穿的缺陷主要有绝缘层内含有气泡,杂质或绝缘油干枯电缆内屏蔽层上有结疤或遗漏电缆绝缘己严重老化大气过电压与内部过电压的作用,使电缆绝缘层击穿,形成故障,击穿点一般存在材料缺陷过热电缆过热有多方面的因素,从近几年各地运行情况的统计分析上来看,主要有以下原因电缆__过负荷运行火灾或邻近电缆故障的烧伤靠近其他热源,__接受热辐射过负荷是电缆过热的重要原因,会使电缆发生过热例如在电缆比较密集的区域,电缆沟及__通风不良处,电缆穿在于燥的管中部分等,都会因电缆本身过热而加速绝缘损坏橡塑电缆__过热后,绝缘材料发生变硬、变色、失去弹性、出现裂纹等物理变化;另外,过负荷也会加速电缆铅包晶粒再结晶而造成铅包疲劳损伤产品质量缺陷电缆及电缆附件是电缆线路中不可缺少的两种重要材料它们的质量优劣,直接影响电缆线路的安全运行由于一些施工单位缺乏必要的专业技术培训,使电缆三头的制作质量存在较大的质量问题这些产品质量缺陷可归纳为以下几个方面电缆本体质量缺陷油纸电缆铅护套存在杂质砂粒、机械损伤及压铅有接缝等;橡塑绝缘电缆主绝缘层偏芯、内含气泡、杂质,内半导电层出现节疤、遗漏,电缆贮运中不封端而导致线芯大量进水等;上述缺陷一般不易发现,往往是在检修或试验中发现其绝缘电阻低、泄漏电流大,甚至耐压击穿电缆附件质量缺陷传统三头质量缺陷有铸铁件有砂眼,瓷件强度不够,组装部分__粗糙,防水胶圈规格不符或老化等热缩和冷缩电缆三头质量缺陷有绝缘管内有气泡、杂质或厚度不均,密封涂胶处有遗漏等三头制作质量缺陷传统式三头制作质量缺陷主要有绝缘层绕包不紧空隙大、不洁,密封不严,绝缘胶配比不对等热缩三头制作质量缺陷主要有半导电层处理不净,应力管__位置不当,热缩管收缩不均匀,地线__不牢等预制电缆三头__质量缺陷主要有剥切尺寸不精确,绝缘件套装时剩余应力太大等另外,电缆线路中也有一些是拆用旧电缆及附件的情况,这种以旧充新或以旧补旧的做法虽然在利用材料,节省资金方面有好处,但对设备完好率却影响很大统计显示电缆本体质量问题占电力电缆故障的3%,20世纪70一80年代投运的XLPE绝缘电力电缆产品均采用l+2挤出的生产设备和湿法蒸汽交联工艺,约有37000km质量不稳定的产品投入运行且进入了高故障率时期宝钢从1988以后发生多起供电电缆主绝缘击穿事故,解剖后发现电缆主绝缘严重偏心后于1997年更换电缆于95年进行的耐压试验发现每升高一个电压等级一些电缆样品就会发生主绝缘击穿,后经解剖发现电缆主绝缘中局部存在明显的颗粒状杂质对换下来的电缆进行寿命评估时发现电缆寿命至少还有17年
1.
2.1电力电缆__、施工的问题据河南电业局统计lOkV及以上电缆有约12%的运行故障与__和施工质量问题有关电缆在不到正常寿命期1/4的时间就被更换电缆敷设未执行规范要求或施工时地理环境、天气条件影响,为电缆投入运行后留下众多隐患
1.电缆外护套破损.敷设时野蛮拖拉,损伤电缆外护套,引起主绝缘内部进水受潮,导致事故发生
2.环境潮气、湿度偏大制作电缆头时因环境潮气、湿度偏大,绝缘局部受潮,使绝缘性能下降,发展成贯穿性通道,导致电缆击穿事故
3.中间接头密封不良电缆中间接头密封不良,投入运行后使绝缘内部受到潮气、水分的侵蚀,引起中间接头绝缘受潮劣化
4.导体连接管压接不良电缆中间接头导体连接管压接不良,打磨不平整,特别是在压接管口边缘处,局部有尖角、毛刺
5.中间接头设置不合理中间接头设置不合理,施工中电缆中间接头之间距离设置太近,有些电缆平均约lOOm就有一个中间接头这些施工质量问题绝大部分是可以避免的,所以要求电缆__人员在敷设电缆时,遵守__规程,时刻注意地理环境及气候
1.
2.2过负荷运行根据统计,大连电业局约有40%的电缆线路__运行在过负荷且缺少及时维护的状态,加之较差的散热环境,使得夏季环境温度较高时,过负荷运行的电缆本体热量无法散出温度过高,加剧整根电缆的绝缘老化,留下事故隐患
1.3电力电缆故障的发生发展机理电缆击穿故障往往是由上述原因引起的,由于破坏程度的不同,在运行中电力电缆击穿故障的发生大致可按投运初期1~5年内、运行中期5-25年内及运行后期25年后三个时期划分然而电力电缆由外力破坏、__质量、过负荷及电缆本体质量问题发展到击穿的过程中又要经过电一热的多重效应,导致绝缘破坏,致使击穿故障的发生,其过程大致可以用图1.1概括图
1.1电力电缆绝缘老化到击穿的发展过程由图1.1可以看出电树枝老化是绝缘击穿故障的直接原因,无论任何故障原因最终都会转化为电树枝的形式在含有气体如气隙或气泡或液体如油膜的固体电介质中,当击穿强度较低的气体或液体中的局部电场强度达到其击穿场强时,这部分气体或液体开始放电,使电介质发生不贯穿电极的局部击穿,这就是局部放电现象,这种放电虽然不能立即形成贯穿性通道,但__的局部放电,使电介质(特别是有机电介质)的劣化损伤逐步扩大,最终导致整个电介质击穿局部放电引起电介质劣化损伤的机理是多方面的,但主要有如下三方面电的作用,带电粒子对电介质表面的直接轰击作用,是有机电介质的分子主链断裂;热的作用,带电粒子的轰击作用引起电介质局部的温度上升,发生热熔解或热降解;化学作用,局部放电产生的受激分子或二次生成物的作用,使电介质受到的侵蚀可能比电、热作用的危害更大第2章电力电缆故障测试方法
2.1研究方法电力电缆故障的诊断,无论选用哪种测试方法,均需按照一定的程序和步骤进行现归纳如下
1.确定故障性质当着手对某一故障电缆进行故障测试时,首先要进行的工作是了解故障电缆的有关情况以确定故障性质掌握这一故障是接地、短路、断线,还是它们的混合;是单相、两相,还是三相故障是高阻、低阻,还是泄漏性或闪络性故障只有确定了故障性质,才可以选择适当的测试方法对电缆故障进行具体的诊断
2.粗测距离当确定了故障电缆的故障性质以后,就可以根据故障性质,选择适当的测试方法测出故障点到测试端或术端的距离,这项工作称为粗测距离粗测距离是电缆故障测试过程中最重要的一步,这项工作的优劣,决定着电缆故障测试整个过程的效率和准确性因此,常常需要具有相当专业技术基础理论知识和丰富实践经验的人员来进行操作人们在__的生产实践中探讨和总结出多种故障距离的粗测方法,即经典法如电桥法及其变形等和现代法脉冲反射法随着电力电缆生产质量的提高和新型绝缘材料的采用,使电缆的故障电阻不断提高达到兆欧级据统计,凡预防性试验击穿的故障电阻,不少于9096在兆欧数量以上;运行故障的75%是高阻故障,其中60%以上的故障电阻达到兆欧级由此看来电缆故障的绝大部分为高阻故障,那些只能测试低阻故障的经典测试方法显然适用性太差当遇到高阻故障时,必须经过一个耗时、费力的“烧穿”降阻过程,以求把高阻故障转化为低阻故障,这个漫长的过程需要的设备笨重而繁杂,而新型绝缘材料电缆的故障电阻极难“烧穿”与降阻
3.精测定点精测定点是电缆故障测试工作的最后一步,也是很重要的一步在粗测出故障距离后,___还需要精测定点呢因为粗测出的故障距离有一定的误差,故障距离的丈量也有误差因此,在精测定点前只能判断出故障点所处的大概位置,要想准确地定出故障点所在的具__置,必须经过精测定点
2.2测距的理论方法
2.
2.1电桥法这是一种经典测试方法图2-1电桥电路接图将被测电缆终端故障相与非故障相短接,电桥两臂分别接故障相与非故障相,图2-1.b给出了等效电路图仔细调节R2数值,总可以使电桥平衡,即CD间的电压差为0,无电流流过检流计,此时根据电桥平衡原理可得R3/R4=R1/R21R
1、R2为已知电阻,设R1/R2=K,则R3/R4=K由于电缆直流电阻与长度成正比,设电缆导体单位长度电阻为Ro,L全长代表电缆全长,LX和L0分别为电缆故障点到测量端及末端的距离,则R2可用L全长+L0Ro代替,根据式1可推出L全长+Lo=KLX而Lo=L全长-Lx,所以Lx=2L全长/K+1电缆断路故障也可用电容电桥测量,原理与上述电阻电桥类似电力电缆的高阻故障几乎占故障总数的90%以上,对于这些高阻故障,经典的测试方法是毫无效果的因为高阻故障的故障电阻很高,测量电流极小,即使用足够灵敏的仪表也难以测量;对于低压脉冲法,由于故障点等效阻抗几乎等于电缆的特性阻抗,即反射系数几乎为零,所以得不到反射脉冲而无法测量为了使经典法能够测试高阻故障,必须通过烧穿降阻法把高阻故障变为低阻故障为利用电缆中电渗透效应的优点,烧穿设备的输出通常是直流负高压大量的实践证明,用负高压烧穿故障点的效果要比正高压或交流高压烧穿故障点好得多烧穿电流一般为毫安级那种认为烧穿须用大电流的概念是错误的,事实上,在直流负高压下,数毫安的电流即可使故障点的绝缘物碳化烧穿电流太大时,虽然烧穿速度快,但烧穿过程不易控制,极易引起故障点的碳化熔烧,形成会属性接地故障,从而增加了故障定点工作的难度当故障点形成低而稳定的电阻通道时,即可使用低阻测试方法进行故障距离的测试顺便提一下,并不是所有的高阻故障都可以用烧穿法降为低阻故障如某些电缆中间头对于油浸纸绝缘电缆,由于绝缘油的渗透作用,常使烧穿后的故障阻值回升而影响测试工作,有时需要反复烧穿经典法测试高阻故障,必须经过烧穿降阻过程而有些高阻故障虽然已被烧穿,但当去掉烧穿高压时,故障电阻迅速回升,以致无法测量另外,前面介绍的几种低压电桥法,由于测试电压低,测量电流小,在检流计灵敏度一定的情况下,测量误差大为解决上述两个问题,可采用高压电桥法高压电桥法的测试接线方式,测量原理与故障距离的计算公式均与电阻电桥法完全相同所不同的是将低压直流电源换成高压直流电源高压电桥法,由于在测试过程中所有测试设备均在高压状态工作,所以设备与操作人员的安全工作是一个十分重要的问题,只有在比较完善的测试条件下,才可使用高压电桥法因此,高压电桥法始终没能普遍__应用
2.
2.2低压脉冲反射法利用传输线的电波反射现象,通过计量发射脉冲与故障点反射脉冲之『__的时差来进行测距据统计,用低压脉冲法测定的电缆低阻或丌路故障,约占电缆故障总数的10%低压脉冲反射法适用于低阻RXlOZc短路或接地、断线开路性故障,并可测试电缆的全长和电波在电缆中的传播速度由于电缆的全长及电波在电缆中传播速度的测试方法与开路性故障完全相同,因此这罩不作特别介绍低压脉冲反射法测试线路非常简单,测试时向电缆注入一低压脉冲,该脉冲沿电缆传播到阻抗不匹配点,如短路点、故障点、中问接头等,脉冲产生反射,如图2—2所示图2-2低压脉冲反射原理图回送到测量点被仪器记录下来图2-2波形上发射脉冲与反射脉冲的时间差△t,对应脉冲在测量点与阻抗不匹配点往返一次的时间,已知脉冲在电缆中的波速度V,则阻抗不匹配点距离,可由下式计算L=V·△t/
22.
2.3脉冲电压法脉冲电压法,又称闪测法⋯,是60年代发展起来的一种高阻与闪络性故障测试方法首先使故障电缆在直流高压或脉冲高压的作用下击穿,然后,通过测量放电所形成的电压脉冲波在观察点与故障点之间往返一次的时间来测距脉冲电压法的一个重要优点是不必将高阻与闪络性故障烧穿,直接利用故障击穿产生的瞬间脉冲__进行测距、测试速度快,虽然测量过程相对与电桥法而言对操作人员的技术要求比较高,而且,往往测距结果与操作人员的技术和经验有比较大的关系但是现代技术的进步J下在逐步降低这方面的要求脉冲电压法的缺点如下1.安全性差仪器通过一电容电阻分压器得到所需要的测量电压脉冲__,仪器与高压回路有直接电耦合,容易发生高压__串入,造成仪器损坏2.在利用闪测法测距时,由于高压电容对从故障处反射回来的脉冲__呈短路状态,需要串联一电阻或电感以产生反射电压波__,这就增加了接线的复杂性,且降低了电容放电时加在故障电缆上的电压使故障点不容易击穿3.在故障放电时,特别是进行冲闪测试时,分压器耦合的电压波形变化不尖锐、难以分辨
2.
2.4脉冲电流法脉冲电流法采用线性电流耦合器采集电缆中的电流行波__,将电缆故障点用高电压击穿,使用仪器采集并记录下故障__穿产生的电流行波__,通过分析判断电流行波__在测量端与故障点往返一次所需时间来计算故障距离与脉冲电压法比较,脉冲电流法使用线性电流耦合器,与高压回路无直接电气连接,这样对试验仪器和试验人员比较安全线性电流耦合器产生的电流脉冲__也比较容易分辨所以相比脉冲电压法而言,该方法得到了更为广泛的应用脉冲电流法有直流高压闪络法和冲击高压闪络法两种测试方法直流高压闪络法直闪法适用于测量闪络击穿性故障,该类故障的故障电阻很高,用高压设备把电压升高到一定数值时就会产生闪络击穿通过调压器和一个高压试验变压器对储能电容器充电,电容器串联一个电阻与电缆连接形成回路,线性电流耦合器与该回路耦合,检测__当电容器电压增加到一定数值时,电缆故障点被高压击穿,形成短路电弧,故障点电压迅速接近于零,产生一个突跳电压和突跳电流,从故障点向两端传播在电缆的一端检测电流脉冲在测量端和故障点之间往返一次的时间就能获得故障距离直闪法波形简单、容易理解,准确度较高但是由于电容器本身以及电缆存在杂散电感,使得本来应该是负脉冲的波形上出现一个小的正脉冲,影响测距精度而且,故障经过几次直闪法后,故障电阻下降,不能再用该方法,所以前几次的试验非常重要冲击高压闪络法冲闪法适用于测试大部分闪络故障冲闪法试验电路与直闪法基本相同,只是在充电电容器与电缆之间增加一个球型放电间隙对充电电容充电,电压到达一定数值后,球型放电问隙就会击穿放电,电缆线路得到一个瞬时高压,当该高电压大于故障点临界击穿电压时,就使故障__穿放电,产生电流电压__向两端传播捕捉到该__就可以实现故障测距与直闪法相比,冲闪法波形比较复杂,辨别难度较大,准确度较低,但是适用范围更广一些
2.
2.5直闪法直流高压闪络法简称直闪法,该方法最适于高阻闪络性故障,即故障点未形成电阻通道或虽形成电阻通道,但阻值很高,当外施电压达到一定值时一般为数千伏或上万伏产生闪络击穿闪络性故障两次击穿的时间间隔,有时为数秒或数分钟,对于油浸纸绝缘电缆,尤其是陈旧性的充油接头部位故障,由于绝缘油的流动,可使击穿现象暂时停止,形成封闭性故障另一方面,闪络性故障击穿几次或十几次以后,由于故障电阻降低,直流高压加不上而无法继续测试,所以应珍惜最初的闪络机会
2.
2.6电缆故障探测新理论——二次脉冲法根据本文所提及的几种方法,在故障地点距离测试中仍然存在以下问题
1.故障点未击穿在测试中,缺乏经验的人员常认为球间隙放电时,故障点也同时放电;或认为只要球间隙放电,就可以测到所需的波形,其实这两种观点都是片面的球间隙的击穿,取决于球间隙距离的大小与所加电压的高低距离越大,击穿所需的电压越高,击穿时加到电缆上的电压也越高而故障点的击穿与否是取决于故障电阻的大小与电缆上受到的冲击电压的高低对于具有某一故障电阻值的故障点,若球问隙太小,球隙击穿时加到电缆上的电压就很低,甚至可能低到无法电离击穿故障点判断故障点是否闪络击穿放电的方法主要有以下两种1通过检测高压整流回路中的电流来判断故障点是否闪络击穿放电一般来说,放电电流不大于lO__时,故障点未被击穿;放电电流大于20__时,故障点已闪络击穿;放电电流在lO~20mh时,常常表现为放电不充分故障点已充分放电时,球间隙的放电声音清脆而响亮2通过观察闪测仪测试波形来判断故障点是否闪络击穿放电对于直闪法,若故障点闪络放电,仪器屏幕上就会显示直闪波形,否则将无任何波形显示对于冲闪法,故障点未击穿时,测得的波形上只有终端反射脉冲,而没有故障点放电脉冲当故障点放电不完善时,屏幕上会出现一些无规律的波形,而不是大余弦振荡波形当故障点不放电或放电不完善时,将造成无故障点反射波形或波形不规则,给测距工作带来困难这时,可以考虑增大冲击放电能量由W=I/2Cv2可知,加大电容量和提高冲击电压均可增大冲击放电能量,当电容量足够大不小于4uF时,提高冲击电压的效果更明显
2.多点故障的同时放电在实际测试中,有时存在故障电缆的一相上有两点或两点以上故障的情况对这类故障进行闪络方式测试时,往往会出现两个或多个故障点同时放电的现象一般来说,在测试端得到的是较近故障点的放电波形,后面故障点产生的反射波因前面故障点已被放电电弧短路而不能到达测试端但也有可能出现较近的故障点没有被放电电弧完全短路的情况,这样,测得的波形就比较复杂了,是一个叠加着两个故障点反射的合成波形
3.冲击电压过高在冲闪法测试过程中,不应使冲击直流高压太高因为,过高的冲击直流高压会引起测试波形的畸变当被测试相上有两个以上的故障点时,可能引起多个故障点同时放电,使测试波形复杂化过高的冲击直流高压可能会将故障点电阻降低太快,甚至变成金属性接地故障,从而给定点工作带来麻烦基于上述三个原因,直闪法测试电缆故障时,冲击直流高压应由低到高逐渐调整,并且能使故障点充分放电即可从上面的分析我们可以知道,低压脉冲法波形清晰,易于工程技术人员判别故障,但只适用于低阻故障,而脉冲电压法适用于各种故障,但波形较难判别如将两者技术结合在一起,针对高阻及闪络性故障,按照以下工作步骤工作,在理论上是可行的首先对故障电缆发射一个低压脉冲,只要故障点的接地电阻大于电缆波阻抗5倍以上,我们可以认为此时故障电缆相对于低压脉冲是丌路,脉冲在高阻和闪落性的故障点不会产生反射那么在脉冲释放端接收到的反射波形相当于一个线芯绝缘良好电缆的波形对故障电缆释放一个足以使线芯绝缘故障点发生闪络的高压脉冲,同时触发释放第二个低压脉冲,在故障点的电弧未熄灭时,故障点相对于低压脉冲是完全短路,那么在脉冲释放端接收到的低压脉冲反射波形相当于一个线芯对地完全短路的波形将前后两次接收到的低压脉冲反射波形进行叠加,两个波形将会有一个明显的分叉点,分叉点的位置就是故障点位置二次脉冲法原理及系统组成图图2-3如下图2-3二次脉冲法原理及系统组成在用二次脉冲法完成故障点的预定位后,把放电球隙调到一定位置,然后把电压升到至球隙自动放电从示波器或放电声音可以判断故障点是否已经击穿放电,当故障__穿放电时,球隙的放电声大而清脆测量人员可以携带声磁接收仪到计算出的地点探测,根据放电声音的大小和磁场__的频率断定故障点的精确位置第3章电缆故障的定点方法在进行电缆故障测距时,无论采用哪种仪器和测量方法,都难免有误差;而且电缆大多是埋设在地面下的,在丈量和绘制电缆线路图时也会有误差,因此根据测距结果只能定出电缆故障点的大__置为了减少开挖工作量,在测距之后,还必须在地面上进行精确的定点工作本章讨论电缆故障精确定点的方法
3.1电缆路径检测电缆路径的确定是通过检测电缆上方地面上的磁场进行酌∞翻,根据电缆的阻抗特性以及电磁场__测量的方便性,电缆路径识别所采用的交变电流__的频率范围一般从几十赫兹到十几千赫兹不等交变电流__输入电缆的方法主要有电流、电容和电感耦合,根据不同的应用场合,每种耦合方式又可以分为若干种连接方式通过各种藕合方式,在电缆周围产生交交豁电磁场,通过测量电缆上方地面上的电磁场分布可以确定电缆路径利用接收线圈在地面上接收磁场__,在线圈中产生出感应电动势,__放大后,通过耳机或其它方式进行监视随着接收线圈的__,__的大小发生变化,由此可以判断出电缆路径__的强弱通过连接在___上耳机的声音大小来确定,根据探测时磁场__曲线的不同,探测方法分为最__和最小法两种最__又叫音峰法,是通过寻找__最强的特征点确定电缆路径;最小法又叫音谷法,是透过寻我__最弱的特征点确定电缆路径各静电流输入方式最终都会在电缆周围产生一个交变的磁场,以相地连接方法为例,当电缆深度远大于电缆直径时,电缆周围的磁力线分布可以近似的看作是以电缆截面几何中心为圆心垂直于电缆走向的一组同心圆,当___线圈与磁力线以不同的角度放置时,在垂直于电缆走向的方向上左右__,接收到的电磁场__分布不同最__电缆路径探测是使___的接收线圈垂直于地面或电缆走向,慢慢移动接收线圈,在线圈位于电缆正上方且垂直于电缆时,穿过线圈的磁力线最多,接收到的__最强,继续__线圈时,__又逐渐减弱,__最强点所指示的位置即为电缆所经过的路径最小法电缆路径探测是使___的接收线圈平行予地面或电缆走向,慢慢__接收线圈,接收到的__强度为马鞍形分布,在线圈位于电缆正上方时,磁力线与线圈平面平行,没有磁力线穿过线圈,线圈内无感应电动势产生,接收到的__很微弱然后将线圈先艏向两侧__,就有一部份磁力线穿过线圈,产生感生电动势,__强度逐渐增加,当__到某一距离时,__最强,再往远处__,__又逐渐变弱马鞍形曲线谷底所对应的测试位置即电缆所经过的路径相相连接时电缆路径检测的原理与相地连接时是类似的由于电缆导体扭绞,地面上的磁场分布沿电缆的路径是变化的,最__与最小法的应用有所区别当两个通电导体所在的平面与地面垂直时,电缆上方磁场的分布情况与相地连接时是一致的,前面介绍的最__和最小法是适用的两个导体所在的平面与地面平行时,由于磁力线在电缆的正上方进入地面,造成__强弱分布曲线与相地连接时情况恰恰相反在线圈与地面垂直放置时,在电缆正上方穿过线圈的磁力线最多,__最强,在线圈与地面平行放置时,在电缆正上方穿过线圈的磁力线最少,__最弱
3.2故障定点电力电缆发生高阻故障后,故障点的物理化学性质变化不大,故障点搜寻难度很大用闪络法对故障进行粗测之后,一般需要通过故障点直流击穿或闪络产生的声、磁等__来搜寻故障点归结起来有声测法、磁测法和声磁同步法等几类声测法又叫声音判断法,是最简单的也是最常用的高阻故障定点方法对于埋设较浅的电缆,故障__穿或闪络放电时,在地面上可以清晰地听到__声,根据声音的来源就可以找到故障点但是对于电缆护层未被烧穿的电缆故障或者电缆埋藏较深,过渡电阻较小,都有可能使故障点放电声音减小,需要用高灵敏度的声电转换器拾音器或压电晶体,将地面上微弱的地震波转换为电__并由相关仪器对__进行放大处理,然后用耳机还原成声音,或通过显示装置显示声音的强度声测法的基本原理是利用直流高压对高愿电容器敖电,利用电力电缆故障点放电时产生的声啻__进行定点,利震声音传感器在电力电缆上方将声音__检测出来,声音最大的地方为故障点所在的位置该方法主要用于电力电缆高阻故障的定点声测法因为简单、方便而被广泛地应用,但当故障距离测量误差较大、电缆埋设较深或环境噪声较强时,声测法都不适宜使用图
3.1为声测定点法的示意图,图中,VT为调压器,PT为升压变压器,G为球形间隙,C为高压电容一般为4μF基本原理是首先通过高压设备对电容器G充电,当电容器中的电荷强度达到一定的势韪后就会通过球形间隙G对电缆故障线芯放电,并将电能传送到故障点借助拾音器可以从地面听到故障点处能量释放时产生的振动声音,收到的__最强的地方一般就是故障点为了使故障点声音易于听测,需要适当提高故障点的放电能量为了使故障点放电声音有别于周围的噪声,要求放电具有周期性,在实际的故障定点过程中,一般放电的周期为2—4秒左右磁测法是通过故障__穿或闪络时释放出的电磁波来判断故障点位置的电磁方法从图
3.2中可以看出,在故障点附近释放的电磁场最强,这种判断方法比较适合于线路较长的场合不足鹃是由于无法区剃磁场__是高压__发生器产生的还是故障点产生的,这种测量方法有盲区,在距离高压__发生器~端二三十米的范围内不能使用此方法声磁同步法是近年来发展起来的一种新型高阻故障定点方法,用故障点放电产生的磁场__触发计数器,用声波__来终止计数器,计数器的计数值表示测量点与故障点的距离远近,反复测量,寻找与故障点距离最近的点,即为故障点的正上方图
3.1声测法示意图图
3.2磁测法示意图通过检测电力电缆故障点放电时产生的磁、电__的时间差来确定故障点位置由于磁场__的传播速度较快,一般从故障点传播到仪器传感器探头放置处所用的时间可以忽略不计,而声音__相对于磁场__来说传播速度较慢,因此可以利用声、磁__的时间差来判断故障点的远近,测出时间差最小的点就是故障点
3.3其他方法近年来,电缆故障在线检测技术也有了较大发展随着光纤技术的发展,光纤传感技术在电缆故障检测中的应用得到了快速发展,它不仅能够满足快速定位的要求,而且定位更准确,因此其应用越来越受到重视当光在光纤内传输时,光的特性如振幅、相位、偏振态等将随检测对象的变化而变化,光的特性得到了调制,通过对调制光的检测,便能感知外界的信息,这就是光纤传感器的基本原理电缆故障检测的分布式光纤温度传感器是传感型光纤传感器FODT传感器的工作原理是拉曼Ra__n背向散射光强度随电缆温度变化而变化拉曼背向散射光由反斯托克斯光anti-Stokes1ight和斯托克斯光Strokeslight组成这两种光的波长不同,光强比例可以转换成温度的读数,根据激光脉冲开始注入到散射光返回所需要的时间可计算出距离光纤中光的传播速度为0.2m/ns,因此从光束注入到背向散射光到达时间,每10ns就就可以变换成l米的光纤长度,这被称为光纤时域反射仪OTDR光纤传感技术用于电力电缆的故障检测具有方法简便、定位快速和不受电磁干扰的优点但是这种检测方法只适用于低阻接地故障,目前还不能应用于高阻接地故障测距中这种检测技术成本很高,主要用于新敷设的重要电缆还有一些研究者利用行波法结合GPS授时系统对电缆故障进行在线检测,并引入了人工神经网络和专家系统第4章展望随着国民经济的不断发展和科学技术的进步,电缆被广泛的应用于电力系统中为了减小电缆故障所造成的经济损失,对电缆故障测距精度的要求越来越高,对电缆故障测距方法可靠性、实时性和快速性的要求越来越高;对电缆故障测距装置的要求也越来越高因此,电缆故障测距已成为当今社会必不可少的一项研究任务本文通过对电缆故障的成因以及形成机理的分析,对于电缆故障有了大致的了解并对电缆故障的探测技术和方法进行了详细的讲解与分析对于电缆故障检测的复杂性与困难性,同时由于对故障点的精确定点提出了较高要求,因此在电缆故障的精确定点中,要及时准确的查找到故障点,对于工作人员提出了较高的要求同时对于电缆故障测距的新的方法进行了叙述在电缆故障检测中,不仅需要工作人员丰富的工作经验,更要求检测设备的先进与精确同时在电缆的生产过程中对于电缆故障的查找与修复也是很重要的比如,在实习期间,在一次生产中,由于车间没有对工人使用检测设备进行过培训,导致工人在查找故障点时盲目的进行剥线,浪费时间的同时线也严重的损坏,最后在调度员的指挥下,直接把有故障的线剪掉这是严重的浪费因此,电缆的故障点的查找与精确定位,是极其重要的,不论是在电缆的生产过程中还是在电缆的运行中本文对于电缆故障测距方法的描述与分析,还是有很大的实用意义的致谢本篇毕业论文是在我的指导老师田丰老师的亲切关怀和悉心指导下完成的他严肃的科学态度,严谨的治学精神,精益求精的工作作风,深深地感染和激励着我从课题的选择到项目的最终完成,田老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持两年多来,田老师不仅在学业上给我以精心指导,同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀,在此谨向田老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意在论文完成之时,再次感谢田老师在诸多学术上的指导和生活上的关怀,并教我一些做人的道理,在今后的工作和学习中我会终生铭记老师的教诲,不辜负老师的培养同时,在课题进行中,师兄申凯允给予__在资料的查找和课题的写作中给予了很大的帮助,在此表示感谢最后,向所有曾给予__关心和帮助的老师和同学致以最衷心的感谢____
[1]崔江静,梁芝培,孙廷玺.电力电缆故障测试技术及应用的概述.高电压技术.2001,2.7
[2]徐丙寅,李胜祥,陈宗军.电力电缆故障探测技术.机械工业出版社.2001,
[3]黄尔烈.国内外电缆故障点定位的几种方法.河北煤炭建筑工程学院学报.1994,第4期.70一72
[4]张煌晨,孟成.浅谈电缆故障探测.辽宁冶金.1994,6
[5]BoiarskiAAPilateOFinkT.Temperaturemeasurementinpowerplantequipmentusingdistributedfiberopticsensing.IEEETransactionsonpower1995103:___8-1155
[6]张栋国.电缆故障分析与测试.北京中国电力出版杜,2005
[7]黄福臣.电力电缆故障测试的一种新方法.厦门科技,20043
[8]宁希忠,李伟,胡萍.电缆故障点准确测定的经验介绍.电力情报,19994
[9]PSteinerWLWeeks.Anauto__tedfaultlocationsystem.IEEETramPWRD,1992,72
[10]牟龙华,___.电缆故障测距方法的基本工作原理.继电器.1999,4,第27卷.22—24
[11]文武,韩伯锋.再论电力电缆故障的测试方法.高电压技术.2004,4,第30卷第136期.58—60
[12]韩伟.电力电缆故障分析与测距研究,燕山大学硕士学位论文,2006年1月
[13]张栋国.电缆故障分析与测试,中国电力山版社,2005年9月第一版
[14]胡其秀.电力电缆线路手册,中国水利水电出版社,2005年1月第一版
[15]德L.Heinhold,R.Stubbenrsg.门汉文,崔国璋,王海译,电力电缆及电线北京中国电力出版社,2001
[16]刘明生.电力电缆故障的测寻北京冶金工业出版社,1985,10PAGE1。