10kV电力电缆故障诊断分析

发表时间:2020/9/3   来源:《基层建设》2020年第11期   作者:王波
[导读] 摘要:本文论述了10kV电缆故障测寻过程方法,包含电缆故障测试前准备、故障诊断、故障测距及故障定点,掌握正确电缆故障点测寻方法,可缩停电时间,及时恢复送电,提高供电可靠性。
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        摘要:本文论述了10kV电缆故障测寻过程方法,包含电缆故障测试前准备、故障诊断、故障测距及故障定点,掌握正确电缆故障点测寻方法,可缩停电时间,及时恢复送电,提高供电可靠性。
        关键词:电缆故障;诊断;测距;定点
        0 引言
        随着城乡一体化建设,城市规划对10kV供电线路提出了占地少、触电可能性小及不影响城市美观等要求,地下电缆逐步替代架空线路已是一种趋势,电缆敷设方式分为隧道、排管和直埋,由于电缆线网分布在地下,在电缆发生故障时通过巡视的方式发现故障点较难,面对高可靠性的供电压力,正确高效的故障查询方法显得就尤为重要。电力电缆故障测寻分为诊断出故障的性质,随后对故障进行预定位,最终精确定位故障点。
        1故障诊断
        电缆测试故障前准备工作,a.准备测试用的各种仪器仪表,检查设备电量,携带电工工具、接线箱上的钥匙、电源线和接地线等;b.抢修人员个人防护齐全,分工明确,服从指挥;c.到现场后把电缆两端隔离,使电缆各相之间和对其他地方留有足够的距离,测试时两端要留人看守以确保安全;d.了解电缆情况全长、绝缘性质、接头、耐压等级、路径与何处施过工等。
        一般来说,电缆故障分为以下几类:1.低阻故:绝缘阻值低于200Ω,一般分为单相短路、两相短路、两相短路接地和三相短路;2.开路故障:导体断开产生的故障;3.闪络性故障:随着电压升高,泄漏电流呈现由平稳的低值到突然高值的变化,电压下降后,现象消失,并具有良好的性能;4.高阻故障:绝缘电阻低于正常值但高于200Ω。
        以下为故障初判断方法:1.先做电缆导通性试验,未通过说明为断线故障,导通试验通过后,继续进行故障类型判断。2.故障类型判断:(1)进行耐压试验,连接好放电棒,用摇表加电压一分钟,测量绝缘电阻。(旧电缆用2500V 档位,新电缆用5000V,如加不上压,可降至1000V 档位,测一相绝缘电阻时,另外两相应接地)。绝缘电阻分三种类型:显示“∞”(无穷大)、“OL”或GΩ级,说明绝缘良好;MΩ级,老电缆可视为绝缘良好,20MΩ以下,换用万用表测量电阻。(2)对于20MΩ以下的情况,用万用表测量相对地的绝缘电阻,①若绝缘电阻在200Ω以下,判断为低阻或短路故障,使用低压脉冲法测距;②若绝缘电阻高于200Ω,可能为高阻故障或高阻闪络故障,此时应进行耐压试验。若耐压试验不通过,判断为高阻闪络故障。高阻故障和高阻闪络故障都可以用脉冲电流法和二次脉冲法测距。(3)用低压脉冲法测量线路全长。使用测距仪时,范围应选择3-5 倍电缆全长。
        2故障测距
        行波法故障测距是利用线路中突然出现的暂态行波在线路中的往返传播测量故障距离。根据故障类型的不同,行波法又可以细分为三种:低压脉冲法、脉冲电流法、二次脉冲法。
        (1)低压脉冲法是指从测试端向电缆中输入一个低压脉冲信号,脉冲沿着电缆传播,当遇到电缆中的阻抗不匹配点时,比如,开路,低阻故障点、接头点,会产生折射,反射波会传播到测试端,被仪器记录下来,两次反射波之间的距离就是故障距离。接线注意事项:先连接放电棒,最后连接设备的电源线,电缆的其他项需要短路接地。

使用电缆故障测距仪,选择一良好相,测量相对地的波形,第一个返回波的起始点为长度(开路波形为正脉冲,短路波形为负脉冲),高阻故障不影响低压脉冲测全长。a.电缆的全长反射波形特点:和发射波同向,有周期性,且幅值周期性衰减,断线故障也是这种反射波形。b.电缆接头波形特点:接头反射波和发射脉冲同向,低阻故障反射波形与发射波反向,c.低阻故障的反射波形特点:反射方向一直在变,大部分情况下,不会出现全长波形,偶尔会出现全长波形。
        (2)脉冲电流法是指对故障点施加一个高压脉冲,故障点被击穿后,会发出波形,该波形到达测试端时,会被仪器采集到的,所以形成了第一个负脉冲,即故障点反射脉冲。第二个负脉冲是故障点反射脉冲引起的,叫故障点反射脉冲,它们之间的距离就是故障距离。测试过程中应注意:a.高压信号发生器的保护接地与电缆金属护层的工作接地必须分开接地;b.电容器可能有残留电压,连接电容器前,应先用导线短路;c.不加高压的电缆其他相需要短路接地。脉冲电流波形所具有的特点:a幅值会随着反射次数的增加而变小;b故障点反射脉冲会一直和故障点发射脉冲的方向保持一致;c故障点反射脉冲具有周期性;d不会出现全长的反射波形。因此,分析波形来判断故障点距离主要分为两步:判断得到的波形是不是正确的脉冲电流波形;根据波形,分析故障点离测量点的距离,即第一个下降点到最后一个上升点。
        (3)二次脉冲法是指先用高压信号发生器击穿故障点,使故障点产生一个电弧,这时,故障就由于电弧的存在,从高阻故障变成了低阻故障,然后,向电缆发射一个低压脉冲波形,这样就得到了低阻故障的波形。再将故障点未击穿时的低压脉冲波形,同这个波形,相比较,
        就会得到两者的分叉点,这个分叉点就是故障位置。操作步骤:选择测距方法为二次脉冲,调整波速、范围、增益;旋钮旋至预定高压值,按下“单次放电”按钮,击穿故障点,获得二次脉冲波形;如故障点没有击穿,适当提高电压后,再次按下“单次放电”按钮,看是否击穿故障点,以此类推,直至故障点击穿,获得合适的二次脉冲波形为止;放电时,先将高压调整至最小值0,然后再按下“单次放电”按钮2-3 次,电压表指针不再升高即为放电完成,最后再按下“高压分闸”按钮,关掉电源,分析并调整测距仪测量光标至波形明显的分歧点处,确定故障距离;断开电源,用放电棒使高压部分断电。
        3故障定点
        测出故障点距离后,使用推距轮推到故障点附近,利用故障定点方法对故障进行精确定位。电缆故障定点方法主要使用声磁同步接收法。声磁同步接收法通过向故障电缆中施加高压脉冲信号,使故障点击穿放电,此时电缆周围就会产生脉冲磁场信号,同时故障点处会发出放电声音信号。因为磁场信号传播的极快,声音信号传播的比较慢,在地面上用仪器的探头同步接收故障点放电产生的脉冲磁场信号和声音信号,由于电缆有一定的埋深,这两个信号传到探头就会有一个时间差,通过仪器显示出该声磁时间差,那么声磁时间差最小的探头所在的位置就是故障点的位置。
        故障点放电的声音波形前的直线段显示无干扰(直线)或有干扰(弯曲),只要该声音波形随每次高压脉冲反复出现,即代表故障点位置距探头已经很近;小范围内移动探头位置,使测得的故障点放电声音波形前的直线段(相对直线)最短,代表声磁时间差最小,探头所在位置的正下方即为故障点精确位置,此时耳机中会有故障点放电的啪啪声;如果故障点处为土质地面,可以拧上探针,使探头与大地接触更加紧密,更有利于获得故障点放电的声音波形。
        5结束语
        在如今的电网建设中,电力电缆线路凭借其占地少、可靠性高、电击率低、分布电容大等诸多优点,在供电线路中的地位愈发重要,掌握电缆故障的测寻方法,积累工作经验,保证电缆可靠运行,为打造坚强配网奠定基础,进一步优化营商环境。
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