由于輸電線路越來越多地使用電力電纜,使得電纜的生產廠家急劇增多,市場的競爭日趨激 烈。市場競爭的激烈,帶來的直接后果是電纜質量下降,從而引發電纜的平均故障率要高的多; 同時由于電纜多為地埋形式,出故障后人很難直接觀測到。因此,查找電纜故障便成了電纜行業 較突出的問題。本文僅就電纜故障的測試方法做一較全面的論述。 1 電纜故障測試方法概論 電力電纜故障的粗測方法較多,這里主要介紹且很有效的一種測試方法——脈沖法。 1.1 低壓脈沖法 此方法主要用來測試電纜的相間或相對地低阻故障;電纜的芯線、金屬屏蔽層開路故障;以及 電纜的實際長度、校驗電纜的傳輸速度、顯示電纜中的部分中間接頭位置等。也可直接用該方法 判斷電纜中是否存在低阻或開路故障。 低壓脈沖法是由儀器產生一組間斷脈沖信號加到故障電纜上,當遇到故障后產生反射波,儀器 的發射脈沖可正可負。其測試波形見圖2。 t1時刻為儀器的發射脈沖; t2為電纜中間接頭反射, t3為開路故障點反射, t4為電纜全長開路反射。實際中,電纜中間對接頭有時為反極性反射,若為T型接頭則必為反極性反射。 電纜的中間接頭一般反射幅度較小。開路故障必為同極性反射。電纜全長反射相當于電纜斷線開 路故障的特例,電纜斷線故障不存在全長反射。 t3為低阻故障反射與儀器發射脈沖反 極性。若電纜為低阻故障短路故障,測試波形中不存在t4 電纜全長反射。由分析知:S(t1-t2)為電纜中間接頭到測試端的距離,S(t1-t4) 為電纜長度。SDCA系列電纜故障閃測儀產生的雙豎線游標將自動顯示相關距離,一般先將diyi個游標對準儀器的發射脈沖,再將另一個游標對準相關的反射脈沖拐點,預置好被測電纜的傳輸速度V。 在分析低壓脈沖法測量波形時應牢記:極性、時間、幅度3要素。 1.2 高壓脈沖法(閃絡法) 1.2.1 直流高壓閃絡測量法(直閃法) 本方法主要用作測量電纜的閃絡性高阻故障,也可用以測量電纜中阻值很高的泄漏性高阻故 障。電壓法(DUM):測量線路及測試波形。 VT、GB分別為調壓器和高壓試驗變壓器。一般要求其容量≮1.5kVA,整流硅堆D應根據GB的容量及電壓選擇,如1.5kVA/50kV試驗變壓器應要求D的反向耐壓>150kV、整流電流> 50mA。隔直流電容C>0.1μF,耐壓應不小于給電纜所加的直流高壓,R1 、R2 為電阻分壓器。水電 阻R1為40~80k Ω 。 取200~680 Ω 。調整好儀器,從0開始給電纜加直流電壓,當電壓加到某一值時,泄漏電流突然變大,此時儀器顯示出了圖3(b)所示的近似衰減方波,故障點到測試端距離為: S(t1-t2)=S(t1-t3)=S(t1-t4) 電流法(DIM):測量線路及測試波形。 由LP電流取樣器取代 電阻分壓器,相當于電流互感器,測試波形, 近似于衰減的脈沖波。極性可正、負,故障點到測量端的距離為: S(t1-t2)=S(t2-t3)=S(t3-t4) 電流電壓法(DIUM):測量線路與圖4基本相同,但LP變成電流電壓取樣器。故障點到測試端的距離為 S(t1t2)=S(t1-t3) 分析3種直閃法各有優缺點,DUM可以被完全取代,DIUM相對于DIM具有較強的抗干擾性能,故 障可測率也相對較高。 1.2.2 沖擊(SHOOT)高壓閃絡測量法 本方法主要用以測量電纜的泄漏性故障,特別是泄漏性高阻故障,也可用來測試其它類型故障。 電壓法(SUM):典型SUM測量線路及測試波形(L法) VT、GB、D、C的容量相對直閃法大,VT、GB>3kVA,C起貯能作用,一般要求>2μF, 耐壓不低于電纜所加沖擊電壓大小。Js為球隙,用以改變加到電纜上的沖擊電壓高低和放電間隔 時間。L為取樣電感,R1 、R2 為分壓電阻,作用與直閃法相同。先調好球隙間距(20-30kV/cm)及儀 器。從0V調節VT,使球隙以3~6 S間隙放電(不能超過電纜所允許的耐壓值),SDCA儀器將記錄 到如圖6(b)所示的波形,故障點到測量端的距離為:S(t2-t3)。 電流法(SIM):測量線路:測試波形通過LP互感器取出,故障點到測試端距離為:S(t2-t3)=S(t3-t4) 電流電壓法(SIUM):測量線路與圖7基本相同,所不同的是把LP換成電流電壓取樣器,測試 波形與圖6相似,但比圖6的拐點更加明顯。故障點到測試端的距離為S(t2-t3)。 三種方法的優缺點與直閃法相同,這里不再贅述。 1.2.3 二次脈沖法 二次脈沖法是閃絡法的一種不同連線方式或工作方式,其目的是改善測試波形,提高儀器的抗 干擾性能,但從理論及實際操作上講,不存在比其它3種方法更多優良性。 2 電纜故障的精測方法 2.1 聲測定位法 測量線路。給故障電纜加沖擊高壓,用“定點儀”(包括探頭,接收放大器、耳機等) 在電纜埋設路徑的可疑地方收聽故障點放電產生的聲波,其聲音為電纜故障點。定點儀歸 納起來有3種: 1)聲波法:只接收故障點放電產生的聲波,由聲音大小判斷故障點位置,這種定點儀已淘汰。 2)聲磁同步法:利用故障點放電同時產生的電磁波和聲波確定故障點。電磁波起作用:用來 證明聽到的聲音是否是故障點的放電聲;判斷給電纜所加的沖擊高壓是否正常;用來查找電纜的 正確走向。目前常用如“SDCT-3“或“SDCT-4型定點儀”屬此類。 3)數字式定點儀:以數字的形式顯示出“定點儀”所處的位置與故障點的相對距離。但使用要求 環境相對安靜,否則效果較差。如“SDCT-5同步接收定點儀”屬此類。 2.2 跨步法 主要用來查找66kV以上電纜的護套故障,測量線路 給電纜加一個斷續的調制信號,用2個探針相距1m觸地面,當在故障點一邊時表頭指針朝一個 方向擺動,當在故障點的另一邊時,表頭指針朝反方向擺動。當跨在故障點中間時表頭指針不擺 動。 3 電纜路徑的探測 探測電纜路徑的理論依據是電磁感應原理。“電纜路徑儀”的輸出加到電纜 的其中一相,輸出信號為間歇的交流信號。在現場,“接收器”通過探棒接收電纜所幅射的電磁 信號。當探棒垂直地面,接收器接收到信號的各點連線即為電纜的埋設路徑。現場使用比 較方便。 4 電纜故障測試中的一些實際問題 4.1 不同耐壓等級電纜故障測試 根據電纜的結構及故障類型,把電力電纜分為低、中和高壓3種類型。一般來說,低壓電纜通 常沒有金屬外護套或金屬屏蔽層,相對地故障一般是相對大地,采用閃絡法測量較困難。可選擇 相、相測量(粗測),或直接進行定位,沖閃電壓可取電纜耐壓的數倍,球隙放電間隔約5~10s 為好。6、10、35kV中壓電纜故障一般都較典型,可采用低壓脈沖法或閃絡法測量,閃絡電壓不要 超過電纜的額定試驗電壓。 66kV及以上電纜通常故障點表現形式為主絕緣故障和外護套故障。絕緣故障的測試方法與中壓 電纜相同,但“閃測儀”通常的配置在耐壓上存在一定的問題,應注意謹慎使用。外護套故障通常采用“跨步法”直接定位。 4.2 不同絕緣介質電纜故障測試 電力電纜因絕緣介質不同而有不同的結構形式。這里主要以油浸紙介質和XLPE兩種常用電纜為 例說明故障測試中的一些問題。 油浸紙電纜故障點在中間接頭時粗測較困難,而用瀝青或環氧樹脂灌封接頭,兩端本體鉛包用 一條短連線相連,故障點放電很難形成短路電弧。 XLPE電纜故障相對比較難測,歸納起來主要有以下幾點: a) 運行中出現泄漏性故障,當采用某種方法測試時,故障電阻消失,用直流高壓做泄漏試驗,電纜耐壓正常。 b) 當進行電纜故障定位時,電纜上到處有響聲。 c) 電纜存在明顯的泄漏性高阻故障,但無論采用什么方法都找不到。 d) 當對電纜故障進行燒穿時,故障電阻非但不降低,反而升高很多。 出現上述現象歸納起來有以下幾個原因: a) XLPE電纜的絕緣材料為固體材料,與油浸紙介質比較有其特殊的一面。如氣隙放電,偶極子 (如:水份)極化等,這些在油浸紙介質電纜中是不存在的。 b) XLPE電纜的質量問題不易顯露,很難界定,如電纜中某一段無半導電層或沒有銅屏蔽層等很 難發現。 c) 電纜接頭制做工藝,如終端頭連接地線不準確,應該是銅屏蔽層,而不是金屬護層,或接觸 不良等;又如中間接頭沒有銅屏蔽層或銅屏蔽層未與本體連接或接觸不良等。 可以肯定的講,只要XLPE電纜質量合格,電纜接頭制作規范,一般來講,故障測試非常容易。但 要特別注意是:XLPE電纜故障應謹慎使用“燒穿法”,且不可長時間沖擊放電測量。 4.3 故障點難測的幾種情況 a)沒有良好的接地回路 b)故障點處大面積受潮 c)封閉性短路故障 d)穿管電纜
|