电力电缆故障分析及定位方法

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  摘要:随着城市化的发展,绝大多数的电力运输架空线路都被电缆所取代,电缆有其独特的优势,它不仅可以节省一定城市用地,危险系数也较小,但是,电缆一旦发生故障,处理起来十分困难,由于埋在地下,难以清楚定位。所以,本文将先介绍电缆故障类型,针对故障发生的原因,说明定位方法。
  关键词:电力电缆;故障分析;定位方法
  1、电力电缆故障类型
  1.1开路故障
  在电缆中,通常设立有绝缘电阻,绝缘电阻基本保持在稳定的数值,如果绝缘电阻的数值无缘无故地增大,而且是到无穷大的地步,却对居民用电毫无影响,这种情况下的故障就为开路故障。由于是在绝缘电阻处发生的故障,所以这会对处理故障造成难度,因为阻力比较大。
  1.2短路故障
  这里的短路故障通常指的是在阻力值较低时发生的短路,当电缆绝缘值变小时,低于电缆本身阻力,或者根本没有阻力,这时候对电缆起不到保护作用,就会发生短路,如果用数值表示,就是0 ≤ RL。
  1.3电阻泄漏故障
  电阻泄漏故障并不是指绝缘电阻阻力变小,而是指直流电阻大于电缆本身带有的电阻,这种电阻值会随着实验电压的升高而升高,尤其是在进行绝缘测试时,当实验电压到达一定数值时,会趋于停止升高但是泄漏电流不会停止,仍然继续升高,最终超过允许的最大电流值。
  1.4高阻闪络故障
  高阻闪络电阻与上述情况有所不同,电阻泄露电阻会随着实验电压数值的升高而升高,而高阻闪络故障开始随着实验电压的升高并无明显变化,到后期,数值会突然增大,电流表上的显示为指针无规律性摆动,如果进行多次试验,该现象会重复出现,另外,在故障点处,只有闪络的现象和电阻的反常现象,并没有电阻通道。
  1.5保护层故障
  在电力电缆外部,通常具有保护层,护层如果保护不好,也会产生一定故障,尤其是对它的保护有一定要求。当护层发生故障时,人员需要先进行故障位置的测定,再对故障点进行包扎与修补,注意用到的材料需要与原材质相同,这是针对护层损坏较小的情况,如果护层损坏部位较多,可以先进行热收缩,再进行护层直流实验,如果发现在其他部位还存在故障,那就继续修补,直到全部修好后为止。
  2、电力电缆故障原因分析
  2.1物理损伤
  物理损伤又称为机械损伤,通常是由人为造成,在人员安装电缆时,由于操作不当而使得电缆受损,第二种情况是电缆铺设完毕后,由于电缆场地附近的机械施工造成电缆损伤,电缆外部穿孔,使得外部环境中的杂质和潮气顺着小孔穿入电缆内部,最终形成电缆故障,物理损伤具有隐藏性与潜伏性,当损伤还未达到一定程度时,故障往往不会被人察觉,需要经过一段时间才会逐渐显露出来。
  2.2过电压
  在电力系统中,电气设备承受的电压往往是有限的,一般承受的是相电压,而且最多承受几十伏的电压值,通常压力数值不会过百,但是当故障发生时,电力设备上的数值会发生异常大的现象,数值高,但持续时间短,在这短短的时间内,就会使得电缆绝缘损坏,发生闪络现象,这种情况就是过电压,虽然过电压的持续时间短,但是造成的破坏是非常大的。造成过电压的原因通常是在电力设备进行拉闸时,电路中的导管元件发生故障,造成感应电动势,这时的表现就是数值大,时间短。所以,该故障应引起相关人员的重视,为了不让电力电缆承受过电压,需要提前对其进行防范。
  2.3绝缘老化
  在电力设备中,使用的绝缘材料通常是橡皮、塑料等,但这类绝缘材料有一个共性,就是当温度过高时,材料容易受热老化,如果再加上氧气作用,容易发生热氧老化。在出现老化现象时,是因为发生了降解反应,析出了一种叫HCL的物质;而发生热氧作用时,会产生过氧化物,同时,过氧化物又产生另外一种物质-----低分子物质,电缆在此过程中已经发生了化学反应,出现变粘的状态,或者是有的电缆变脆,甚至出现开裂,已经不再牢固,不能再使用。
  3、电缆故障测距检测方法
  3.1电桥法
  电桥法往往是将电缆故障的一端与非故障的一端相连,分别是与电桥两端相连,在连接上电桥后,为了使电桥达到平衡,调试电阻数值,最终可以计算出故障点的距离,当电阻数值过高时,使用电桥法会带来一定不便,所以现阶段电桥法已没有太受欢迎,只有当故障不是低压脉冲反射,又不是高压时,可以使用电桥法。此类方法的优点是操作起来简便易行,但是不适用于高阻电压故障。
  3.2低压脉冲反射法
  低压脉冲反射法是指向电力电缆中射入低压脉冲,当低压脉冲遇到故障点时,会产生反射波,再通过仪器记录下来,再由人员算出故障点的距离,具体的操作方式是根據低压脉冲的往返时间计算。这种方法是操作起来简便可行,但是仍然不适用于高阻电压故障。
  3.3脉冲电流法
  脉冲电流法与低压脉冲反射法有相似之处,都是通过注入高压脉冲,当到达故障点时,通过仪器记录下故障点处的波段信号,再通过分析观察波速与往返时间判断出故障点的准确位置,唯一不同的是它采用电流耦合器来计算观察电流的波速与波距。
  4、电力电缆故障定位方法
  4.1声测法
  在电力电缆故障定位方法中,声测定位法是最常用的方法,因为它解决了电桥法和一些测试方法所不能解决的问题,它可以用来测试高阻闪络故障,操作方法是注入高压电流,击穿故障点,放出的电流可以引起周围的机械共振,最终传到地面,发出声响,利于人员观测和判断,根据声响发生的位置可以准确判断出故障位置,但由于需要传到地面,所以容易受到外部环境的影响。
  4.2声磁法
  声磁法与声测法相类似,都是需要人员通过判断声音的来源找准故障定位,声磁法同样需要向电缆注入高压电流,通过注入的电流击穿故障点,使故障点放电,但是放电的声音不必传到路面上,而是会在电缆外皮处形成回流,这一回流在运转的过程中会产生脉冲磁场,不仅可以使人员通过机械设备听到回流的声音,还能接收到磁场发出来的信号,这样可以判断出故障点的位置,可能就在附近,这一方法比声测法更加精准,因为避免了声音受到外界干扰的问题。
  4.3音频感应法
  音频感应法同样跟电流发出的声音有关,但是它只能用于探测电阻较小的故障,例如低于10Ω的电阻,当有较高电阻时,不太适合用此种方法。具体的操作方法是利用1000HZ的音频向电缆发出信号,信号通过电磁波的形式传入,地面上的人员利用仪器设备接受发出的音频信号,通过放大器放大,人员再利用耳机进行倾听,根据声音大小可以判断出故障点的位置,当音频信号突然中断时,那么数值最大处为故障点。
  结束语:
  总之,电力电缆的准确定位可以促进电力电网稳定运行,只有提高人员技术水平,加强技能培训,加强电力电缆故障监管与维护,才能发现与解决各项电力电缆故障问题,减少安全事故的发生,从而保障整个电力系统的安全运行。
  参考文献:
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