论文部分内容阅读
摘 要：高压电动机越来越多地用于制造企业，其在生产过程中的主要作用是促进设备正常运转。它总结了高压电机电缆的常见故障和产生原因，提出了一种查找故障点的方法，高压电动机电缆常见故障及产生原因，使用相应的测试方法分析故障原因，找出故障点，提出了解决问题的具体方法。
关键词：火电厂;高压电动机电缆;故障检测技术;应用
高压电缆的大量使用和电缆故障问题越来越受到人们的关注，如何快速发现故障点，及时作出反应，由于高压电动机使用大量电缆，大部分电缆负载较重，如果电动机停止工作，有时可能会损失50%以上的机组发电量。因此，有必要研究高压电机电缆故障的常见问题。
一、电缆常见故障及产生原因
1.常见电缆故障。（1）短路、接地或闪络，其中短路接地具有高阻和低阻。小于10kΩ的接地电阻称为低电阻接地，大于10kΩ的接地电阻称为高电阻接地。（2）开路故障，是断线的导体芯，电缆相位导体绝缘电阻符合规定，表现为单相或多相断线。
2.常见故障的原因。电缆的中间接头和终端头是薄弱环节，主要是制造工艺，材料不合适，导致绝缘原材料、绝缘老化等缺陷。电缆本身也可能受到机械损坏。
二、故障点的查找方法
查找电缆的故障点，首先需要从故障现象和一些简单的试验中确定故障的基本特征。例如，绝缘破坏、断裂、单相或多相、缺陷类型，根据这些初步判断，选择合适的方法。简述了几种常见故障点的测量方法。
1.一般方法。（1）电桥法，广泛应用。主要用于单相接地和短路等电缆故障，具有易用性和小误差等优点。缺点是需要了解正确的电缆长度和良好的单相电缆绝缘等特性。电桥方法根据获得的数据计算测量点和故障点的长度，以调整桥臂平衡和电缆的总长度。（2）采用低压脉冲反射法检测断裂缺陷和短路。反射脉冲返回测量仪的方法称为低压脉冲反射法。（3）高压脉冲反射法检测，高电阻电路或接地故障和闪络故障。该方法通过施加直流电压立即点瞬间击穿，并测量故障闪络波形与故障点之间的距离。此方法的关键在于确定故障点是否击穿放电。缺点是烧穿电流大小很难掌握，把高阻烧成低阻并不容易，如果烧穿电流太小，以实现扩大碳通道以降低强度的目标并非易事;烧穿如果电流过高，烧穿的通道可能会在高温下损坏，强度可能会提高。
2.精确的定点测量方法。上面描述的用于测量多个常见故障点的方法存在一些测试错误。我们不能在原始测量范围内必须找到故障点的确切位置，并且报告的确切误差必须小于1米。声测法：主要利用故障点放电时的声音，利用高灵敏度的声频变换器将其放大为声频信号和电流信号，然后利用耳机、仪器等确定电缆线路上的故障点。该方法测量的结果是随机的，误差较大，很难确定如电缆的埋深，但设备要求较低。声磁同步法：在闪络放电的情况下，电磁场信号的光速为300 m/s，在周围传播，声传输为340 m/s。由于音频磁性信号的相位差异可能长达几毫秒，因此声、磁接收器被视为从故障点同时发出这两种信号。因此，如果检测位置远离故障点，则接收到的两个信号之间的相位差异越大。
三、案例分析
某高压电动机因机械故障停运检修。首先判断电缆存在高阻接地故障。比如说当试验温度为20℃时，额定电压大于6 kV时，橡塑绝缘电缆绝缘电阻应大于100MΩ。该电动机电缆位于历史数据相对较低的潮湿位置。A相65MΩ;相B 2500MΩ;相C105MΩ。虽然这是典型的绝缘，但温度通常会降低10℃，绝缘电阻会增加一倍左右。但是，这一次，历史数据发生了很大变化。此外，这些值在电缆的不同阶段之间不应有很大差异，电缆各相绝缘电阻的不平衡系数K=Rmax/Rmin=2500/65也远远大于2，这意味着电缆出现故障。根据《电力设备预防试验》，电缆导体绝缘电阻用兆欧表测量。如有疑问，应在直流电压低于常规直流试验电压时进行试验。加压时间为1min。直流耐压试验：相A稳定电压24kV持续1分钟，但泄漏电流60mA，即使相A试验时间延长，泄漏电流也不会改变。泄漏电流超过相关要求。请参阅表1，橡塑电缆和可充电电缆的漏电距离值未在规则中指定，但可以参考纸质介质电缆的状态，对于具有相同参数的电缆，该状态通常小于漏电距离的2～5倍。
1.确定电缆故障的性质。（1）电缆采用2500 V兆欧表绝缘。测量的相对电阻大大低于电缆的正常绝缘电阻，可定义为较高的电阻。（2）直流电压试验前。将直流电压添加到电缆末端后，电缆泄漏电流值会随测试电压的增加而持续或不成比例地增加，远远超过电缆的许用泄漏电流。可以确定电缆是否有泄漏。
2检查故障点。根据上述分析，由于该电缆故障是高强度接地故障，因此最好采用高压脉冲法进行粗测。反射脉冲原理：
2 v：脉冲波传输速率（m/s）;（Tx）故障點脉冲波发射和反射的往返时间，接线图1，在BS变压器高压侧通过高压二极管D进行整流后，形成直流电源，首先充电C电容器，G充电到球隙击穿，电负荷在C值连续负载电容器的最佳值为2～10μf，应能承受20～30kV电压。
在正常情况下，如果故障点完全闪络放电，则可以在检测到的电缆和存储容量允许电压下增加直流电源输出电压，从而增加球隙间隙。如果无法进一步增加电压，可以增加存储容量，但在这种情况下，请注意高压直流电源的容量电压。一般而言，在某些压力条件下，所需的储存容量越大，高压直流电源的容量就越大。请务必在放电瞬间释放足够的能量。当故障点之间的间隙击穿时，电容器会产生冲击和瞬时放电，并可获得足够的声功率以提供更精确的位置。在加压过程中，我们时刻注意泄漏电流表的指示及加到电缆上的电压值。
3.正确确定故障点。采用声测法正确确定故障点。原理是电缆故障点闪络放电同时高压放电，还有回声、声波、电磁波、红外波等四种物理现象。声波测量仪采用故障点放电时产生的声波现象，故障点振动最强，故障点离故障点越远，振动噪声越小，从而最终可以确认电缆故障点小于1米。某些设备具有死角（即设备和电缆之间的一个点，在该点未正确检查和确定故障）。尽可能听到反射信号：由于电缆损耗，故障点越接近测试结束，反射信号的幅度越大，反射信号的幅度越远离测试结束，反射信号的幅度越小，测试结束时就越好。试验侧故障点越近，泄漏试验故障点的范围就越大。因此，在电缆故障测试期间，如果故障声音较低，可以从两端测试并测量故障的确切距离。测试的故障距离为273米，即中间连接器。故障原因：中间管接头的制造工艺粗糙，密封性不严格，电缆在潮湿的环境中，出现毛细现象等，绝缘潮湿，泄漏严重，通过交流耐压试验测量三相对地及相间绝缘均，即2500MΩ。
6kV电机电缆应用广泛。为确保电缆和组的安全运行，必须及时处理所有电缆故障。由于直流耐压试验和交流耐压试验是预防性试验中的破坏试验，电缆绝缘可能受到一定程度的损坏。因此，为了比较和分析今后的试验数据，在进行预防性试验时保留原始试验数据至关重要。
参考文献：
[1]陈坡启.高压电动机故障分析与处理方法[J].科学技术创新，2019，9（27）：56-58.
[2]路溶.继电保护和安全自动装置技术规程.G B/T14285-2019.
[3]赵涛.浅析三相交流高压电动机常见故障及相应措施[J].科技创新导报，2019，2[5]：11-13.
[4]刘娜.10kV电动机电缆终端尾线弯曲过度造成绝缘击穿[J].电世界，2019，16（2）：48-50.
关键词：火电厂;高压电动机电缆;故障检测技术;应用
高压电缆的大量使用和电缆故障问题越来越受到人们的关注，如何快速发现故障点，及时作出反应，由于高压电动机使用大量电缆，大部分电缆负载较重，如果电动机停止工作，有时可能会损失50%以上的机组发电量。因此，有必要研究高压电机电缆故障的常见问题。
一、电缆常见故障及产生原因
1.常见电缆故障。（1）短路、接地或闪络，其中短路接地具有高阻和低阻。小于10kΩ的接地电阻称为低电阻接地，大于10kΩ的接地电阻称为高电阻接地。（2）开路故障，是断线的导体芯，电缆相位导体绝缘电阻符合规定，表现为单相或多相断线。
2.常见故障的原因。电缆的中间接头和终端头是薄弱环节，主要是制造工艺，材料不合适，导致绝缘原材料、绝缘老化等缺陷。电缆本身也可能受到机械损坏。
二、故障点的查找方法
查找电缆的故障点，首先需要从故障现象和一些简单的试验中确定故障的基本特征。例如，绝缘破坏、断裂、单相或多相、缺陷类型，根据这些初步判断，选择合适的方法。简述了几种常见故障点的测量方法。
1.一般方法。（1）电桥法，广泛应用。主要用于单相接地和短路等电缆故障，具有易用性和小误差等优点。缺点是需要了解正确的电缆长度和良好的单相电缆绝缘等特性。电桥方法根据获得的数据计算测量点和故障点的长度，以调整桥臂平衡和电缆的总长度。（2）采用低压脉冲反射法检测断裂缺陷和短路。反射脉冲返回测量仪的方法称为低压脉冲反射法。（3）高压脉冲反射法检测，高电阻电路或接地故障和闪络故障。该方法通过施加直流电压立即点瞬间击穿，并测量故障闪络波形与故障点之间的距离。此方法的关键在于确定故障点是否击穿放电。缺点是烧穿电流大小很难掌握，把高阻烧成低阻并不容易，如果烧穿电流太小，以实现扩大碳通道以降低强度的目标并非易事;烧穿如果电流过高，烧穿的通道可能会在高温下损坏，强度可能会提高。
2.精确的定点测量方法。上面描述的用于测量多个常见故障点的方法存在一些测试错误。我们不能在原始测量范围内必须找到故障点的确切位置，并且报告的确切误差必须小于1米。声测法：主要利用故障点放电时的声音，利用高灵敏度的声频变换器将其放大为声频信号和电流信号，然后利用耳机、仪器等确定电缆线路上的故障点。该方法测量的结果是随机的，误差较大，很难确定如电缆的埋深，但设备要求较低。声磁同步法：在闪络放电的情况下，电磁场信号的光速为300 m/s，在周围传播，声传输为340 m/s。由于音频磁性信号的相位差异可能长达几毫秒，因此声、磁接收器被视为从故障点同时发出这两种信号。因此，如果检测位置远离故障点，则接收到的两个信号之间的相位差异越大。
三、案例分析
某高压电动机因机械故障停运检修。首先判断电缆存在高阻接地故障。比如说当试验温度为20℃时，额定电压大于6 kV时，橡塑绝缘电缆绝缘电阻应大于100MΩ。该电动机电缆位于历史数据相对较低的潮湿位置。A相65MΩ;相B 2500MΩ;相C105MΩ。虽然这是典型的绝缘，但温度通常会降低10℃，绝缘电阻会增加一倍左右。但是，这一次，历史数据发生了很大变化。此外，这些值在电缆的不同阶段之间不应有很大差异，电缆各相绝缘电阻的不平衡系数K=Rmax/Rmin=2500/65也远远大于2，这意味着电缆出现故障。根据《电力设备预防试验》，电缆导体绝缘电阻用兆欧表测量。如有疑问，应在直流电压低于常规直流试验电压时进行试验。加压时间为1min。直流耐压试验：相A稳定电压24kV持续1分钟，但泄漏电流60mA，即使相A试验时间延长，泄漏电流也不会改变。泄漏电流超过相关要求。请参阅表1，橡塑电缆和可充电电缆的漏电距离值未在规则中指定，但可以参考纸质介质电缆的状态，对于具有相同参数的电缆，该状态通常小于漏电距离的2～5倍。
1.确定电缆故障的性质。（1）电缆采用2500 V兆欧表绝缘。测量的相对电阻大大低于电缆的正常绝缘电阻，可定义为较高的电阻。（2）直流电压试验前。将直流电压添加到电缆末端后，电缆泄漏电流值会随测试电压的增加而持续或不成比例地增加，远远超过电缆的许用泄漏电流。可以确定电缆是否有泄漏。
2检查故障点。根据上述分析，由于该电缆故障是高强度接地故障，因此最好采用高压脉冲法进行粗测。反射脉冲原理：
2 v：脉冲波传输速率（m/s）;（Tx）故障點脉冲波发射和反射的往返时间，接线图1，在BS变压器高压侧通过高压二极管D进行整流后，形成直流电源，首先充电C电容器，G充电到球隙击穿，电负荷在C值连续负载电容器的最佳值为2～10μf，应能承受20～30kV电压。
在正常情况下，如果故障点完全闪络放电，则可以在检测到的电缆和存储容量允许电压下增加直流电源输出电压，从而增加球隙间隙。如果无法进一步增加电压，可以增加存储容量，但在这种情况下，请注意高压直流电源的容量电压。一般而言，在某些压力条件下，所需的储存容量越大，高压直流电源的容量就越大。请务必在放电瞬间释放足够的能量。当故障点之间的间隙击穿时，电容器会产生冲击和瞬时放电，并可获得足够的声功率以提供更精确的位置。在加压过程中，我们时刻注意泄漏电流表的指示及加到电缆上的电压值。
3.正确确定故障点。采用声测法正确确定故障点。原理是电缆故障点闪络放电同时高压放电，还有回声、声波、电磁波、红外波等四种物理现象。声波测量仪采用故障点放电时产生的声波现象，故障点振动最强，故障点离故障点越远，振动噪声越小，从而最终可以确认电缆故障点小于1米。某些设备具有死角（即设备和电缆之间的一个点，在该点未正确检查和确定故障）。尽可能听到反射信号：由于电缆损耗，故障点越接近测试结束，反射信号的幅度越大，反射信号的幅度越远离测试结束，反射信号的幅度越小，测试结束时就越好。试验侧故障点越近，泄漏试验故障点的范围就越大。因此，在电缆故障测试期间，如果故障声音较低，可以从两端测试并测量故障的确切距离。测试的故障距离为273米，即中间连接器。故障原因：中间管接头的制造工艺粗糙，密封性不严格，电缆在潮湿的环境中，出现毛细现象等，绝缘潮湿，泄漏严重，通过交流耐压试验测量三相对地及相间绝缘均，即2500MΩ。
6kV电机电缆应用广泛。为确保电缆和组的安全运行，必须及时处理所有电缆故障。由于直流耐压试验和交流耐压试验是预防性试验中的破坏试验，电缆绝缘可能受到一定程度的损坏。因此，为了比较和分析今后的试验数据，在进行预防性试验时保留原始试验数据至关重要。
参考文献：
[1]陈坡启.高压电动机故障分析与处理方法[J].科学技术创新，2019，9（27）：56-58.
[2]路溶.继电保护和安全自动装置技术规程.G B/T14285-2019.
[3]赵涛.浅析三相交流高压电动机常见故障及相应措施[J].科技创新导报，2019，2[5]：11-13.
[4]刘娜.10kV电动机电缆终端尾线弯曲过度造成绝缘击穿[J].电世界，2019，16（2）：48-50.