電力電纜故障的快速查找

1、論文題目：石化企業(yè)電力電纜故障的快速查找 11電纜故障性質(zhì)的分析電力電纜故障是由于故障點(diǎn)的絕緣損壞而引起的。一般故障的類型大體上分為低阻（短路）故障和斷路故障，高阻泄漏故障和閃絡(luò)性故障兩大類：1.1 低阻故障和開路故障2凡是電纜故障點(diǎn)絕緣電阻下降至100歐姆以下，甚至直流電阻為零的故障均稱為低阻故障或短路故障。凡是電纜絕緣電阻無(wú)窮大或雖與正常電纜的絕緣電阻值相同，但電壓卻不能饋至用戶端的故障稱為開路（斷路）故障。1.2 高阻故障(包括高阻泄漏故障和閃絡(luò)性故障)電纜故障點(diǎn)的直流電阻大于100歐姆以上的故障均稱為高阻故障。1.2.1 高阻泄漏故障在做電纜高壓絕緣試驗(yàn)時(shí)，泄漏電流隨試驗(yàn)電壓的增加而增

2、加。在試驗(yàn)電壓升高到額定值時(shí)（有時(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到額定值），泄漏電流超過允許值，稱為高阻泄漏故障。32.2.2 閃絡(luò)性故障試驗(yàn)電壓升至某值時(shí)，監(jiān)視泄漏電流的電表指值突然升高，表針且呈閃絡(luò)性擺動(dòng)；電壓稍下降時(shí)，此現(xiàn)象消失，但電纜絕緣仍有極高的阻值，這表明電纜存在有故障。而這種故障點(diǎn)沒有形成電阻通道，只有放電間隙或閃絡(luò)表面的故障便稱為閃絡(luò)性故障。42電纜故障的測(cè)試方法DSM-4000電纜故障測(cè)試儀器對(duì)電纜故障的測(cè)試有三種方法：低壓脈沖法、多次脈沖法、高壓閃絡(luò)法。低壓脈沖方式由機(jī)內(nèi)產(chǎn)生脈沖電壓直接測(cè)量。多次脈沖方式是在高壓電壓方式的基礎(chǔ)上,配合多次脈沖處理單元而產(chǎn)生多個(gè)脈沖,利用高壓放電的延弧技術(shù),使故

3、障點(diǎn)的波形更加容易判斷分析。2.1 低壓脈沖法利用這種方法，可以直觀地從儀器顯示屏中觀察出故障點(diǎn)是開路還是短路性質(zhì)的故障，并且還可以直接算出故障點(diǎn)距測(cè)試的距離。5工作原理：測(cè)試時(shí)，在故障相上注入低壓發(fā)送脈沖，該脈沖沿電纜傳播直到阻抗失配的地方，如象中間接頭、型接頭、短路點(diǎn)、斷路點(diǎn)和終端頭等等，在這些點(diǎn)上都會(huì)引起波的反射，反射脈沖回到電纜測(cè)試端時(shí)被試驗(yàn)設(shè)備接收。故障的性質(zhì)類型，由反射脈沖極性決定。如果我們發(fā)送的測(cè)量脈沖是負(fù)極性的，反射脈沖是負(fù)極性，表示是斷路故障或終端頭開路；回波是正脈沖，則是短路接地故障。6脈沖測(cè)距法原理還可由下圖直觀地表示出來(lái)。 7高壓電力電纜系統(tǒng)對(duì)于脈沖測(cè)量法的具有代表性的

4、波形顯示 (a)無(wú)故障相和故障相的實(shí)測(cè)波形比較(b)具有T型饋電結(jié)構(gòu)的故障電纜實(shí)測(cè)波形2.2 多次脈沖法多次脈沖法只是將低壓脈沖巧妙地應(yīng)用在沖擊高壓閃絡(luò)法之中，利用沖擊閃絡(luò)時(shí)故障點(diǎn)被電弧短路的物理特性而獲得發(fā)射脈沖與反射脈沖極相反的波形。8一般情況下，使用脈沖法時(shí)，故障點(diǎn)的回波極弱，甚至沒有回波。所以低壓脈沖法是無(wú)法測(cè)試電纜的高阻故障的（無(wú)故障回波）.然而，如果在足夠高的沖擊電壓作用下，故障點(diǎn)被電弧擊穿短路的同時(shí)，能發(fā)送一個(gè)低壓測(cè)試脈沖，即可在短路點(diǎn)得到一個(gè)短路反射的回波。即反射回波的極性與發(fā)射脈沖的極性相反。當(dāng)故障點(diǎn)短路電弧熄滅后，再發(fā)射一個(gè)低壓測(cè)試脈沖（二次脈沖），可測(cè)得電纜的開路全長(zhǎng)波形

5、。前后兩次采集到的波形同時(shí)顯示在一個(gè)屏面上。開路全長(zhǎng)波形與發(fā)射脈沖同極性，故障反射波形的極性與發(fā)射脈沖極性相反，且一定在全長(zhǎng)距離以內(nèi)。如果將兩個(gè)波形靠攏疊加，故障點(diǎn)以前的兩個(gè)測(cè)試波形，在規(guī)律上重合得很好，一旦越過故障點(diǎn)，兩個(gè)波形就產(chǎn)生明顯離散，不再重合。兩條曲線的離散點(diǎn)就是故障點(diǎn)距測(cè)試端的距離。93故障電纜路徑的確定方法：用信號(hào)發(fā)生器在電纜始端向被測(cè)電纜輸入音頻信號(hào)電流，利用磁性天線接收線在地面上接收磁場(chǎng)信號(hào)，在線圈中產(chǎn)生出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。經(jīng)放大后，通過耳機(jī)、電表指針或其他方式進(jìn)行監(jiān)視。隨著接收線圈的移動(dòng)，信號(hào)的大小會(huì)發(fā)生變化。路徑探測(cè)儀一般都是使用耳機(jī)監(jiān)聽信號(hào)的幅值，根據(jù)探測(cè)時(shí)音響曲線的不同，可

6、判斷出電纜路徑，探測(cè)方法主要為波峰法。波峰法測(cè)試原理如圖所示。1011在進(jìn)行路徑探測(cè)時(shí)，使磁棒線圈軸線水平于地面，慢慢移動(dòng)，在線圈位于電線正上方且平行于電纜時(shí)，磁力線與線圈平面垂直，磁力線最大耦合的穿過線圈，線圈內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)生最大，耳機(jī)中聽到聲音最大。然后將磁棒天線先后向兩側(cè)移動(dòng)，在兩側(cè)就會(huì)只有部分磁力線穿過線圈，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),耳機(jī)中開始聽到音頻響聲，隨著磁性天線緩慢移動(dòng)，聲響逐步變小。在電纜附近，聲響與其位置關(guān)系形成一單峰曲線，曲線峰點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的測(cè)試位置即電纜埋設(shè)的具體位置。在地面上將所有的峰點(diǎn)（聲音最大點(diǎn)）連接起來(lái)就是電纜所埋設(shè)的路徑。124故障點(diǎn)的精確定點(diǎn)在長(zhǎng)期的實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，給故障電纜加

7、上一個(gè)幅度足夠高的沖擊電壓，故障點(diǎn)發(fā)生閃絡(luò)放電的同時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的“啪、啪”放電聲，這種聲音可傳至地表面。利用這種現(xiàn)象來(lái)定點(diǎn)就可以十分準(zhǔn)確地將故障點(diǎn)尋測(cè)出來(lái)而沒有任何誤差。下圖沖擊放電聲測(cè)法接線原理圖(a)相-地故障連線示意圖； (b)斷路故障連線示意圖1314利用定點(diǎn)儀尋測(cè)故障點(diǎn)，一般是在閃測(cè)儀粗測(cè)后，已確定大概的距離，并且電纜路徑已探測(cè)完畢的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。一方面在電纜上加沖擊高壓使其閃絡(luò)放電，另一方面用定點(diǎn)儀的探頭在概略估計(jì)的故障位置上沿電纜路徑測(cè)聽。采用沖擊放電法時(shí)，除在故障點(diǎn)產(chǎn)生放電聲外，還會(huì)產(chǎn)生高頻電磁波向地面輻射。這一個(gè)電磁波在地面可用磁性天線接收到?？蓪⑵滢D(zhuǎn)換成電壓信號(hào)加以放

8、大，再用一顯示元件表示出來(lái)。定點(diǎn)儀采用用同步接收法定點(diǎn)，在聽到地震波的同時(shí)，又顯示出故障點(diǎn)放電電磁波的存在，證明放電設(shè)備正在工作。155電纜故障查找的步驟5.1 首先確定故障電纜類型、電壓等級(jí)、標(biāo)長(zhǎng)等參數(shù)，資料越清楚越有利于電纜故障的測(cè)試。5.2 對(duì)故障電纜相相間及相地間進(jìn)行絕緣測(cè)試確定阻值，如搖表測(cè)量為零，再用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量。測(cè)試故障之前要確定：故障電阻是低阻還是高阻；是閃絡(luò)性還是泄漏型故障；是接地、短路、斷線還是它們的混合；是單相、兩相還是三相故障。5.3 進(jìn)行故障測(cè)距：用低壓脈沖法進(jìn)行測(cè)量，確定全長(zhǎng)及可能的中間接頭。如為低阻、短路故障可直接測(cè)試出短路點(diǎn)故障距離；如為斷路故障也可直接測(cè)試斷

9、路點(diǎn)距離（此時(shí)故障相全長(zhǎng)就無(wú)法測(cè)出）。對(duì)于高阻故障，多次脈沖法測(cè)出故障點(diǎn)距測(cè)試端的距離，確定故障點(diǎn)的大致范圍。16故障距離的測(cè)試最好用兩種以上方法互相進(jìn)行驗(yàn)證。 5.4 如電纜路徑（走向）不完全肯定，必須進(jìn)行電纜路徑的測(cè)量，確定電纜路徑（走向）。5.5 在電纜路徑（走向）完全肯定的基礎(chǔ)上進(jìn)行故障點(diǎn)的定點(diǎn)。對(duì)電纜施加沖擊高壓（或脈動(dòng)高壓），利用故障點(diǎn)的放電聲波，故障距離范圍內(nèi)，用聲測(cè)法（聲磁同步法）進(jìn)行精確故障點(diǎn)定位。176DSM-4000電纜故障測(cè)試儀故障查找實(shí)例6.1 低阻性故障6.1.1 故障現(xiàn)象王垅坡1#進(jìn)線電纜三相對(duì)地?fù)u測(cè)絕緣電阻分別為A相0M、B相3700 M、C相3700 M，用萬(wàn)

10、用表測(cè)得三相對(duì)地絕緣電阻分別為A相18、B相、C相。6.1.2 處理步驟(1) 由此判斷為電纜為單相低阻接地故障，故采用低壓脈沖法對(duì)故障相的故障點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距（粗測(cè)，在王龍坡高壓室測(cè)量），儀器接線及參數(shù)設(shè)置如下：18電纜故障測(cè)試儀上參數(shù)設(shè)置:、采樣方式：脈沖；、采樣主頻：30Mhz；、電波速度：156m/us；、濾波方式：1；、脈沖寬度:0.5us。19測(cè)得波形:20上圖中第一個(gè)波的下降沿處為電纜的起點(diǎn),明顯陡峭上升的拐點(diǎn)為終點(diǎn),兩線之間的距離即為故障點(diǎn)距離:252.2m.其中主貌波形的壓縮倍率：K2=01，全貌波形倍率：K1=020。將本波形存儲(chǔ)在測(cè)試儀中。21(2) 對(duì)非故障相進(jìn)行測(cè)量（在王龍

11、坡高壓室測(cè)量）電纜故障測(cè)試儀上參數(shù)設(shè)置:、采樣方式：脈沖；、采樣主頻：30Mhz；、電波速度：156m/us；、濾波方式：1；、脈沖寬度:0.5us。22測(cè)得波形:23上圖中第一個(gè)波的下降沿處為電纜的起點(diǎn),平滑處突降的拐點(diǎn)為終點(diǎn),兩線之間的距離即為電纜全長(zhǎng):3073.2m。其中主貌波形的壓縮倍率：K2=04，全貌波形倍率：K1=020。將本波形存儲(chǔ)在測(cè)試儀中。24(3) 將故障相波形和非相波形比較，就是將兩次測(cè)得的波形在電纜測(cè)試儀器上同時(shí)顯示，對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行確定。電纜故障測(cè)試儀上參數(shù)設(shè)置:、采樣方式：脈沖；、采樣主頻：30Mhz；、電波速度：156m/us；、濾波方式：1；、脈沖寬度:0.5us

12、。25得到波形:26上圖中兩疊加波的下降沿處為電纜的起點(diǎn),兩個(gè)波形明顯的分歧點(diǎn)處為終點(diǎn),兩線之間的距離即為故障點(diǎn)距離:252.2m，即故障點(diǎn)在距離王龍坡高壓室252.2米處；其中主貌波形的壓縮倍率：K2=01，全貌波形倍率：K1=020。27(4) 對(duì)電纜路徑進(jìn)行確定：由于王龍坡1#進(jìn)線電纜敷設(shè)方式為直埋方式，因此必須先確定電纜（路徑）走向，在電纜路徑確定的基礎(chǔ)上再找出故障點(diǎn)。使用電纜路徑儀器進(jìn)行路徑的確定：、將故障電纜兩端接地線懸空，將路徑儀信號(hào)線的紅線接在故障電纜的完好相上，信號(hào)線的黑線接地,信號(hào)設(shè)為連續(xù),頻率設(shè)為15MHZ，信號(hào)線紅線在接到路徑儀上電壓50V孔；、使用監(jiān)聽器將故障電纜路徑

13、找出；、根據(jù)電纜路徑，用皮尺測(cè)量故障點(diǎn)位置，在故障點(diǎn)位置前后50米內(nèi)畫出詳細(xì)的電纜走向。28(5) 對(duì)電纜故障點(diǎn)進(jìn)行確定：在故障電纜加上一個(gè)幅度足夠高的沖擊電壓，故障點(diǎn)發(fā)生閃絡(luò)放電的同時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的“啪、啪”放電聲，這種聲音可傳至地表面。利用這種現(xiàn)象來(lái)定點(diǎn)就可以十分準(zhǔn)確地將故障點(diǎn)尋測(cè)出來(lái)，因此可使用電纜故障定點(diǎn)儀器進(jìn)行精確定點(diǎn)。29、用閃絡(luò)法對(duì)故障相進(jìn)行加壓放電，接線圖如下：30、使用定點(diǎn)儀進(jìn)行定點(diǎn)。打開“電源開關(guān)”，調(diào)節(jié)“聲音指示”表下方的音量“調(diào)節(jié)旋鈕”，使耳機(jī)音量和“聲音指示”表針擺幅較小。然后到電纜測(cè)試儀粗測(cè)的故障點(diǎn)附近探測(cè)。電纜故障點(diǎn)部位放電聲音最強(qiáng)，表針擺幅最大，而且隨著聲波

14、探頭離開故障點(diǎn)距離的增大，放電聲音強(qiáng)度迅速衰減，否則就不是電纜故障點(diǎn)。 如果難以確認(rèn)聲音是電纜故障點(diǎn)放電所致，可調(diào)節(jié)“電磁指示”表下方的“觸發(fā)調(diào)節(jié)”旋鈕，使表針略有偏轉(zhuǎn)即可。若發(fā)現(xiàn)“電磁指示”表針擺動(dòng)與“聲音指示”表針擺動(dòng)同步動(dòng)作，則可以斷定聲音就是電纜故障點(diǎn)放電所致。、故障點(diǎn)查找結(jié)論：采用定點(diǎn)儀將故障點(diǎn)定位在距離王龍坡高壓室約252米處，即距離王龍坡罐區(qū)門衛(wèi)附近的農(nóng)民菜地下，將故障點(diǎn)處的泥土挖開，發(fā)現(xiàn)一電纜中間接頭已燒壞。317.1 對(duì)于高阻故障7.1.1 故障現(xiàn)象配影劇院2#變電纜，三相對(duì)地絕緣電阻分別為A相0M、B相0 M、C相0M，用萬(wàn)用表測(cè)得三相對(duì)地絕緣電阻分別為A相68K、B相35

15、K、C相103K。7.1.2 處理步驟(1) 由此判斷電纜為三相短路接地故障，且為高阻性故障，應(yīng)采用多次脈沖法進(jìn)行故障測(cè)距，接線如下：3233電纜故障測(cè)試儀上參數(shù)設(shè)置:、采樣方式：多次脈沖；、采樣頻率：120Mhz；、電波速度：160m/us；、濾波方式：1；、脈沖寬度:0.2us。測(cè)得波形：3435上圖中黃色波形為在沖擊電壓作用下，故障點(diǎn)被電弧擊穿短路的同時(shí)發(fā)送的一個(gè)低壓測(cè)試脈沖，即在短路點(diǎn)得到一個(gè)短路反射的回波；紫色波形為當(dāng)故障點(diǎn)短路電弧熄滅后，發(fā)射的一個(gè)低壓測(cè)試脈沖（二次脈沖），測(cè)得是電纜的開路全長(zhǎng)波形。前后兩次采集到的波形同時(shí)顯示在一個(gè)屏面上。開路全長(zhǎng)波形與發(fā)射脈沖同極性，故障反射波形

16、的極性與發(fā)射脈沖極性相反，且一定在全長(zhǎng)距離以內(nèi)。將兩個(gè)波形靠攏疊加，故障點(diǎn)以前的兩個(gè)測(cè)試波形，在規(guī)律上重合得很好，一旦越過故障點(diǎn)，兩個(gè)波形就產(chǎn)生明顯離散，不再重合。兩條曲線的離散點(diǎn)就是故障點(diǎn)距測(cè)試端的距離。即：兩疊加波的下降沿處為電纜的起點(diǎn),兩個(gè)波形明顯的分歧點(diǎn)處為終點(diǎn),兩線之間的距離即為故障點(diǎn)距離:226.2m，即故障點(diǎn)在距離二級(jí)泵站高壓室226.2m米處；其中主貌波形的壓縮倍率：K2=01，全貌波形倍率：K1=020。36(2) 對(duì)電纜路徑及故障點(diǎn)進(jìn)行確定，原理如前所述，不再重復(fù)；(3) 故障點(diǎn)查找結(jié)論：采用定點(diǎn)儀將故障點(diǎn)定位在距離二級(jí)泵站高壓室約226米處的電纜溝中，在電纜溝中將故障電纜找到，發(fā)現(xiàn)為電纜中間接頭進(jìn)水導(dǎo)致電纜芯線對(duì)絕緣層放電。378電纜故障查找中應(yīng)注意的問題：8.1 必須根據(jù)電纜故障的現(xiàn)象先準(zhǔn)確判定為是高阻故障還是低阻故障，否則就無(wú)法確定采用哪種故障測(cè)試方法；8.2 電纜