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關(guān)鍵詞:電纜故障檢測(cè);測(cè)距;小波分析
中圖分類號(hào):TM247文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
引言
電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè),同時(shí)又是其它產(chǎn)業(yè)能夠穩(wěn)定發(fā)展的保證[1]。因此,保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性是國民經(jīng)濟(jì)能否穩(wěn)定快速發(fā)展的關(guān)鍵。輸電線路擔(dān)負(fù)著傳送電能的重要任務(wù),是電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)命脈,其故障直接威脅到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
一、引起電力電纜故障的原因
電力電纜是電氣工程的重要組成部分,用來傳輸和分配電能,具有占地少、供電可靠、施工便利、絕緣性能好、能提供容性功率提高功率因素、運(yùn)行及維護(hù)簡單等特點(diǎn)。但電力電纜存在絕緣老化變質(zhì)、電纜接頭過熱、保護(hù)層機(jī)械損傷、諧波及過電壓造成擊穿引起電纜故障、中間接頭及終端頭設(shè)計(jì)、電纜頭材料選擇和制作工藝影響等問題。同時(shí)電纜事故往往造成一定的損失。了解電纜故障的原因,對(duì)于減少電纜的損壞,快速地判定出故障點(diǎn)是十分重要的。
1、絕緣老化變質(zhì);電力電纜長期處于電、熱、化學(xué)及機(jī)械作用環(huán)境中,從而使絕緣介質(zhì)發(fā)生物理及化學(xué)變化,導(dǎo)致介質(zhì)損耗加大,絕緣強(qiáng)度下降。
2、電纜過熱;造成電纜過熱的主要原因是電纜內(nèi)部氣隙游離造成局部受熱,加速絕緣老化、碳化,電纜過載或表面散熱不佳導(dǎo)致絕緣加速老化。
3、過電壓造成擊穿;雷擊過電壓和諧振過電壓使電纜絕緣所承受的耐受電壓超過允許值而造成擊穿。
4、中間接頭、終端頭材料選擇和制作工藝問題;設(shè)計(jì)電纜電壓等級(jí)低于運(yùn)行電壓,電纜處于長期過電壓運(yùn)行狀態(tài),加速絕緣老化,縮短電纜使用壽命。電纜頭材料選擇不當(dāng),由于電纜絕緣材料和電纜頭材料材質(zhì)不同,熱脹冷縮系數(shù)不同,長期運(yùn)行電纜和電纜頭之間產(chǎn)生間隙,發(fā)生樹狀爬電,引發(fā)電纜放電擊穿。電纜頭制作工藝不規(guī)范,剝離半導(dǎo)體時(shí)損傷電纜絕緣,半導(dǎo)體剝離長度不夠,絕緣表面存在微粒、灰塵等雜質(zhì),造成絕緣強(qiáng)度下降,使用壽命縮短。
5、絕緣受潮、腐蝕、外力損傷;中間接頭或電纜頭因做頭密封不嚴(yán)造成絕緣受潮,穿墻套管外側(cè)防雨棚設(shè)計(jì)不合理,造成電纜頭長期淋雨受潮,引起電纜頭擊穿放電。
二、電力電纜故障類型
根據(jù)故障電阻與擊穿間隙情況,電纜故障可分為低阻、高阻、開路與閃絡(luò)性故障。
1、低電阻接地或短路故障:電纜線路一相導(dǎo)體對(duì)地或數(shù)相導(dǎo)體對(duì)地或數(shù)相導(dǎo)體之間的絕緣電阻低于正常阻值較多,電阻值低于10Zc(Zc為電纜線路波阻抗),而導(dǎo)體連續(xù)性良好。常見類型有單相接地、兩相短路、兩相短路接地、三相短路接地等。
2、高電阻接地或短路故障:與低電阻接地或短路故障相似,但區(qū)別在于接地或短路的電阻大于10Zc而芯線連接良好。常見類型有單相接地、兩相短路、兩相短路接地、三相短路接地等。
3、開路故障:電纜各相導(dǎo)體的絕緣電阻符合規(guī)定,但導(dǎo)體的連續(xù)性試驗(yàn)證明有一相或數(shù)相導(dǎo)體不連續(xù),或雖未斷開但工作電壓不能傳輸?shù)浇K端,或雖然終端有電壓但負(fù)載能力較差。常見類型有單相斷線、兩相斷線、三相斷線。
4、閃絡(luò)故障:低電壓時(shí)電纜絕緣良好,當(dāng)電壓升高到一定值或在某一較高電壓持續(xù)一定時(shí)間后,絕緣發(fā)生瞬時(shí)擊穿現(xiàn)象。常見類型有單相剮絡(luò)、兩相閃絡(luò)、三相閃絡(luò)。
三、電纜故障測(cè)距方法分析
1、電橋法
將被測(cè)電纜終端故障相與非故障相短接,電橋兩臂分別接故障相和非故障相,通過調(diào)節(jié)電阻使得電橋達(dá)到平衡,通過公式計(jì)算出故障點(diǎn)的距離。目前現(xiàn)場(chǎng)中電橋法用的越來越少,但是對(duì)于一些沒有明顯的低壓脈沖反射,又不容易用高壓擊穿的特殊故障,使用電橋法往往可以解決問題。電橋法的優(yōu)點(diǎn)是簡單、方便、精確度高,但其主要缺點(diǎn)是不適用于高阻抗與閃絡(luò)性故障以及相間短路性故障。
2、脈沖電壓法
又稱閃測(cè)法,是20世紀(jì)70年展起來的用于測(cè)量高阻與閃絡(luò)性故障的方法。該方法首先將電纜故障點(diǎn)在直流高壓(直閃法)或沖擊高壓(沖閃法)信號(hào)下?lián)舸?,然后記錄下放電脈沖在測(cè)量點(diǎn)與故障點(diǎn)往返一次所需的時(shí)間,再根據(jù)電波在電纜中的傳播速度,就可算出故障點(diǎn)的距離。該方法測(cè)試速度快,波形清晰易判。但其接線復(fù)雜,分壓過大時(shí)對(duì)人和儀器有危險(xiǎn)。
3、低壓脈沖反射法
測(cè)試時(shí)向電力電纜的故障相注入低壓脈沖。該脈沖沿電纜傳播到阻抗不匹配點(diǎn)即故障點(diǎn)時(shí),脈沖產(chǎn)生反射回送到測(cè)試點(diǎn)由儀器記錄下來,根據(jù)發(fā)射脈沖與反射脈沖的往返時(shí)間差和脈沖在電纜中傳播的波速度,便可計(jì)算出故障點(diǎn)離測(cè)試點(diǎn)的距離。該方法的優(yōu)點(diǎn)是簡單直觀,不需要知道電纜的準(zhǔn)確長度等原始資料;缺點(diǎn)是不能適用于高阻抗與閃絡(luò)性故障,需要知道電纜的走向。
4、二次脈沖法
20世紀(jì)90年代,國外發(fā)明二次脈沖法。它先用高壓脈沖將故障點(diǎn)擊穿,在故障點(diǎn)起弧后熄弧前,由測(cè)試儀器向電纜耦合注入一低壓脈沖。此脈沖在故障點(diǎn)閃絡(luò)處(電弧的電阻值很低)發(fā)生短路反射,并記憶在儀器中。電弧熄滅后,測(cè)量儀器復(fù)發(fā)一測(cè)量脈沖通過故障處直達(dá)電纜末端并發(fā)生開路反射,比較兩次低壓脈沖波形可非常容易地判斷故障點(diǎn)(擊穿點(diǎn))位置。二次脈沖法使得電纜高阻故障的測(cè)試變得十分簡單,是目前電力電纜故障離線測(cè)試最先進(jìn)的基礎(chǔ)測(cè)試方法。
四、故障定點(diǎn)
1、聲測(cè)定點(diǎn)法
聲測(cè)定點(diǎn)法是電纜故障的主要定點(diǎn)方法,主要用于測(cè)量高阻與閃絡(luò)性故障,測(cè)量時(shí)使用高壓設(shè)備使故障點(diǎn)擊穿放電,故障間隙放電時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng),傳到地面,便聽到“啪、啪”的聲音,利用這種現(xiàn)象可以十分準(zhǔn)確地對(duì)電纜故障進(jìn)行定點(diǎn),缺點(diǎn)是受外界干擾較大。
2、聲磁法
在向電纜施加沖擊高壓信號(hào)使故障點(diǎn)放電時(shí),會(huì)在電纜的外皮與大地形成的回路中感應(yīng)出環(huán)流來,這一環(huán)流在電纜周圍產(chǎn)生脈沖磁場(chǎng),在監(jiān)聽到聲音信號(hào)的同時(shí),接受到脈沖磁場(chǎng)信號(hào),即可判斷該聲音是由故障點(diǎn)放電產(chǎn)生的,故障點(diǎn)就在附近。
3、音頻感應(yīng)法
探測(cè)時(shí),用1kHz的音頻信號(hào)發(fā)生器向待測(cè)電纜通音頻電流,發(fā)出電磁波;然后在地面上用探頭沿被測(cè)電纜路徑接收電磁場(chǎng)信號(hào),并將之送入放大器進(jìn)行放大,將放大后的信號(hào)送人耳機(jī)或指示儀表,根據(jù)耳機(jī)中聲響的強(qiáng)弱或指示儀表的指示值大小而定出故障點(diǎn)的位置,當(dāng)探頭從故障點(diǎn)前移l~2m時(shí),音頻信號(hào)中斷,則音頻信號(hào)最強(qiáng)處為故障點(diǎn)。
五、故障測(cè)距方法
近年來,還有許多新穎的測(cè)距方法被提出,如優(yōu)化方法、卡爾曼濾波技術(shù)、模式識(shí)別技術(shù)、概率和統(tǒng)計(jì)決策、模糊理論和光纖測(cè)距等方法,目前多處于研究階段,電纜的故障是很復(fù)雜的,目前還沒有一種萬能的儀器可以檢測(cè)所有的故障。按其主要功能可分為以下幾類:
1、簡單便攜式檢測(cè)設(shè)備
這類設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、功能單一,是較早期的產(chǎn)品。國外的T510便攜式電纜故障遙測(cè)儀就屬于這類產(chǎn)品,它采用脈沖反射法,由電池驅(qū)動(dòng),正常使用3個(gè)月,最大工作距離為3km,精度為1.6%,我國科匯公司生產(chǎn)的T-COl也屬于這類產(chǎn)品。
2、有一定附加功能的檢測(cè)設(shè)備
這類產(chǎn)品可以對(duì)檢測(cè)資料進(jìn)行簡單的處理,并有一定的附加功能。英國百考泰思特公司的通信故障遙測(cè)儀器屬于這類設(shè)備,它的檢測(cè)范圍為20km,精度為1%,檢測(cè)的結(jié)果也可直接打印,也可輸入PC機(jī)存儲(chǔ)、分析,是目前較先進(jìn)的儀器。國內(nèi)的同類產(chǎn)品有武漢的桑迪電子儀器公司W(wǎng)Y系列的WY51313電纜故障路徑探測(cè)儀,它利用脈沖反射法的基本原理,可自動(dòng)定位故障點(diǎn),并有發(fā)訊功能。它的檢測(cè)距離為3km,分辨率為1%。此外國內(nèi)淄博通信電器有限公司的TC98通信電纜障礙測(cè)試儀、TCO2市話電纜線路障礙測(cè)試儀;成都華泰儀器有限公司的DLC、DXC和GTA-2等測(cè)試儀都屬于此類檢測(cè)設(shè)備。
3、功能強(qiáng)勁的檢測(cè)系統(tǒng)
這一類設(shè)備大多由前臺(tái)檢測(cè)、數(shù)據(jù)傳輸、后臺(tái)控制處理等部分構(gòu)成。具有狀態(tài)資料的采集、傳輸、處理的功能。意大利的尼考特拉(NlCOTRA)電纜監(jiān)控系統(tǒng)屬于這類設(shè)備,它是近幾年才引進(jìn)我國的電信市話維護(hù)的高技術(shù)設(shè)備,主要用于充氣電纜的檢測(cè)。系統(tǒng)有檢測(cè)控制中心、數(shù)據(jù)采集器單元DSA-800、傳感器系統(tǒng)、全自動(dòng)電子干燥系統(tǒng)、電子流量配氣單元五部分組成。它通過數(shù)據(jù)傳輸、定時(shí)檢測(cè)、自動(dòng)檢測(cè)、實(shí)時(shí)操作等基本操作,可完成電纜氣壓值的測(cè)定、估測(cè)電纜漏氣點(diǎn)等檢測(cè)功能,并警告維護(hù)人員,而且在建立的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中可存有線路的技術(shù)資料和維修檔案,極大地方便了維護(hù)人員和工程技術(shù)人員對(duì)線路的維護(hù)和改造。這套系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的充氣維護(hù)模式,有效地提高了線路設(shè)備的維護(hù)質(zhì)量和管理水平。
結(jié)束語
隨著電纜電網(wǎng)的發(fā)展,電纜的運(yùn)用越來越廣泛,在電纜數(shù)量增加、工作時(shí)間延長的環(huán)境下,其故障發(fā)生頻率也逐漸升高,而由于電纜路線隱蔽性強(qiáng)、檢測(cè)設(shè)備和技術(shù)有限等原因的影響,使得電纜故障檢測(cè)難度提升,然而電力電纜一旦發(fā)生故障將直接影響著整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行,因此我們需要準(zhǔn)確、迅速、經(jīng)濟(jì)地查找出電纜故障。
參考文獻(xiàn)
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[關(guān)鍵詞]航標(biāo)電纜;故障;排除
中圖分類號(hào):TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2016)09-0278-01
運(yùn)輸行業(yè)的不斷進(jìn)步與發(fā)展,水路運(yùn)輸獲得良好的發(fā)展。在實(shí)際的航運(yùn)中,航標(biāo)是夜間助航的重要保障,能夠有效的提高夜航質(zhì)量,規(guī)避各類安全事故的發(fā)生,提高航運(yùn)的安全系數(shù),確保航運(yùn)的經(jīng)濟(jì)效益。航標(biāo)電纜是確保航標(biāo)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素,但是航標(biāo)電纜在實(shí)際的運(yùn)行過程中,難免會(huì)發(fā)生故障。一旦航標(biāo)電纜發(fā)生故障,會(huì)使得航標(biāo)不能正常運(yùn)行,影響航運(yùn)的安全。因此,需要加強(qiáng)對(duì)航標(biāo)電纜的維護(hù)和管理工作,及時(shí)發(fā)現(xiàn)航標(biāo)電纜中的故障,合理的見故障分析,及時(shí)的排除故障,從而確保航標(biāo)的穩(wěn)定運(yùn)行。
一、航標(biāo)電纜的相關(guān)概述
科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,航標(biāo)的電源供應(yīng)逐漸發(fā)生變化,現(xiàn)階段,許多航標(biāo)的電源都由太陽能、風(fēng)能、波能等供電。但是對(duì)于一些重要的航標(biāo)仍舊需要采用市電的供應(yīng)方式。航標(biāo)電纜是連接電瓶、燈器、電池板之間的重要線路,是確保航標(biāo)穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。
(一)航標(biāo)電纜的特點(diǎn)
航標(biāo)電纜其本質(zhì)是作用于航標(biāo)的電力。電纜線路一般的建設(shè)費(fèi)用都比較高,高于各類線路的建設(shè)質(zhì)量,電纜能夠有效的完成線路不能完成的任務(wù),廣泛適用于對(duì)電力供應(yīng)穩(wěn)定性強(qiáng)的項(xiàng)目中。航標(biāo)電纜需要具備的特點(diǎn)主要有:
(1)航標(biāo)電纜一般是連接太陽能電池板、燈器、電瓶之間的紐帶,電纜之間的絕緣距離不大,航標(biāo)電纜的占地面積少,廣泛應(yīng)用于航運(yùn)航標(biāo)供電中。
(2)航標(biāo)電纜受外界環(huán)境干擾小,適應(yīng)范圍廣,具有穩(wěn)定的電力傳輸性能,確保航標(biāo)的穩(wěn)定運(yùn)行,確保航標(biāo)供電的可靠性,確保航運(yùn)的安全。
(3)航標(biāo)電纜更加適應(yīng)航標(biāo)的使用,航標(biāo)電纜向超高壓和大容量的發(fā)展,確保航標(biāo)電纜的穩(wěn)定運(yùn)行。
(二)航標(biāo)用電纜的型號(hào)選擇
水路航標(biāo)是確保水路運(yùn)輸?shù)闹匾U?,因此需要合理的?duì)電纜的型號(hào)和性能進(jìn)行選擇,從而確保航標(biāo)電纜能夠穩(wěn)定運(yùn)行,提高航標(biāo)的運(yùn)行效率。尤其是大霧天氣和夜晚航標(biāo)的穩(wěn)定,是航運(yùn)安全的重要保障。
航標(biāo)的電壓、電流環(huán)境的不同,航標(biāo)適用的電纜也存在一定的差異,因此,針對(duì)不同的航標(biāo)需要合理的對(duì)電纜的型號(hào)和性能進(jìn)行選擇,從而確保航標(biāo)的穩(wěn)定運(yùn)行。不同絕緣類型電纜還需要結(jié)合不同類型的航標(biāo)、外保護(hù)層和芯數(shù)等進(jìn)行控制。航標(biāo)電纜主要有:油浸紙絕緣電纜、塑料絕緣電纜、橡皮絕緣電纜等。在實(shí)際的航標(biāo)電纜使用時(shí)需要合理的對(duì)航標(biāo)電纜進(jìn)行選擇,從而確保航標(biāo)電纜的穩(wěn)定運(yùn)行。
二、航標(biāo)電纜的故障
航標(biāo)電纜在實(shí)際的使用過程故障時(shí)再不可避免的,電纜在長期的使用過程中受到人為因素和自然因素等的影響,會(huì)導(dǎo)致航標(biāo)電纜出現(xiàn)故障,航標(biāo)電纜出現(xiàn)故障必然會(huì)造成航標(biāo)停電,導(dǎo)致航標(biāo)不能正常運(yùn)行,影響航運(yùn)的安全。航標(biāo)電纜的故障主要有短路與斷路。
(一)航標(biāo)電纜的斷路
航標(biāo)電纜的斷路是電纜的在實(shí)際的運(yùn)行過程中受到外界環(huán)境的干擾,航標(biāo)電纜在安裝時(shí)受到損害、自然受損、外力破壞等都會(huì)導(dǎo)致航標(biāo)電纜出現(xiàn)斷線的情況,也就導(dǎo)致航標(biāo)電纜斷路的發(fā)生。而且電纜接頭處出現(xiàn)接觸不良和過負(fù)荷的情況會(huì)導(dǎo)致電纜出現(xiàn)燒斷的情況。航標(biāo)電纜的斷路發(fā)生必然會(huì)導(dǎo)致航標(biāo)的斷電,影響航運(yùn)的安全。例如:某港口企業(yè)的航標(biāo),受到船只刮碰,造成航標(biāo)電纜斷線,造成航標(biāo)電纜不能正常工作,造成安全隱患。
(二)航標(biāo)電纜的短路
短路故障時(shí)航標(biāo)電纜使用過程中常見的故障,短路故障必然會(huì)導(dǎo)致都航標(biāo)的電纜不能正常使用,影響航運(yùn)的質(zhì)量。航標(biāo)電纜短路事故主要是由于航標(biāo)電纜線的老化,造成絕緣損壞,導(dǎo)致電纜出現(xiàn)漏電的現(xiàn)象發(fā)生:導(dǎo)體與導(dǎo)體之間的連接、導(dǎo)體與鋼帶之間的連接、導(dǎo)體與屏蔽之間產(chǎn)生連接。造成航標(biāo)電纜出現(xiàn)短路的現(xiàn)象,使得航標(biāo)不能正常運(yùn)行。例如:某港口的航標(biāo)電纜的本身質(zhì)量不達(dá)標(biāo)出廠時(shí)有小洞,在受到海浪的作用出線漏電的故障,直接導(dǎo)致航標(biāo)電纜出現(xiàn)短路故障。而且航標(biāo)電纜的故障點(diǎn)的查找、故障的排除都十分困難,嚴(yán)重時(shí)會(huì)給港口企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失,給航運(yùn)帶來重大的安全隱患。
(三)絕緣受潮
一些航標(biāo)電纜處于暴露的環(huán)境,會(huì)受到外界環(huán)境的影響。如果電纜的質(zhì)量的不能達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn),電纜終端或中間接頭處密封性不達(dá)標(biāo)、航標(biāo)電纜收到海水腐蝕造成電纜受損。會(huì)導(dǎo)致航標(biāo)電纜的絕緣層完整性不能得到保障,絕緣介質(zhì)受潮,造成電纜的電阻降低,造成漏電電纜的增多,影響航標(biāo)的正常運(yùn)行。
三、航標(biāo)電纜故障的故障檢測(cè)
航標(biāo)電纜的故障排除較為困難,需要掌握適宜的方法,合理的對(duì)航標(biāo)導(dǎo)線故障進(jìn)行排除。首先需要合理的對(duì)進(jìn)行故障點(diǎn)的檢測(cè)工作。
(1)一般性檢查,借助航標(biāo)電纜的故障現(xiàn)象,對(duì)航標(biāo)的斷路和短路進(jìn)行判斷。如果保護(hù)開關(guān)出現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作,可以初步判斷為航標(biāo)電纜出現(xiàn)短路故障,反之為斷路故障。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)航標(biāo)電纜的故障點(diǎn),先對(duì)電纜兩端的接頭容易出現(xiàn)故障的部位進(jìn)行監(jiān)測(cè),判斷故障點(diǎn)。但是一般性檢查的局限性高,不能滿足所以航標(biāo)電纜的故障點(diǎn)排除。
(2)相關(guān)技術(shù)檢測(cè),隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,各類航標(biāo)電纜故障檢測(cè)技術(shù)不斷開發(fā)?,F(xiàn)階段,常用的航標(biāo)電纜故障檢測(cè)技術(shù)有:人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)技術(shù)、GPS行波故障定位、分光式的光纖維溫度傳感器。通過先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)能夠有效的、精準(zhǔn)的對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行查找,便于故障排除工作的順利展開。
四、航標(biāo)電纜的故障排除
(一)航標(biāo)電纜斷路故障排除
航標(biāo)電纜出現(xiàn)斷路故障時(shí),通過上述故障點(diǎn)查找技術(shù),科學(xué)的對(duì)斷路點(diǎn)進(jìn)行定位,定位完成后由專業(yè)維護(hù)人員對(duì)線路進(jìn)行處理,合理的對(duì)航標(biāo)電纜的保護(hù)層進(jìn)行切割,科學(xué)的對(duì)航標(biāo)電纜頭的制作,確保航標(biāo)電纜的穩(wěn)定性和可靠性。
(二)航標(biāo)電纜短路故障的排除
航標(biāo)電纜出現(xiàn)短路故障時(shí),會(huì)影響航標(biāo)的穩(wěn)定運(yùn)行。在實(shí)際的短路故障處理時(shí),找到故障點(diǎn)后,將故障部分進(jìn)行清除,然后制作電纜頭重新對(duì)電纜進(jìn)行連接,合理的對(duì)電纜頭進(jìn)行連接,在實(shí)際的電纜頭連接時(shí),需要在電纜頭的兩端分別去掉一截,確保電纜的絕緣良好。實(shí)際的接合過程中,采取焊接的方式,進(jìn)行連接。接合完成后需要及時(shí)的進(jìn)行絕緣包扎,包扎完成后采用材料樹脂材料進(jìn)行灌注,合理的對(duì)其進(jìn)行固定,航標(biāo)電纜的固定。固定完成后對(duì)合理的對(duì)保護(hù)層進(jìn)行布置,確保航標(biāo)電纜的質(zhì)量,完成故障的排除。當(dāng)航標(biāo)電纜線路不長時(shí),可以直接對(duì)電纜進(jìn)行更換。
加強(qiáng)對(duì)航標(biāo)電纜的質(zhì)量控制,在實(shí)際的航標(biāo)電纜采購的過程中,需要重視航標(biāo)電纜的質(zhì)量控制,嚴(yán)格的對(duì)航標(biāo)電纜進(jìn)行檢測(cè),避免航標(biāo)電纜出現(xiàn)本身質(zhì)量原因引起的小洞,影響航標(biāo)電纜的穩(wěn)定運(yùn)行。
(三)受潮故障的排除
針對(duì)航標(biāo)電纜的出現(xiàn)受潮故障,在實(shí)際的電纜鋪設(shè)之前需要合理的對(duì)電纜的材料進(jìn)行選擇、合理的對(duì)電纜的接頭的密封處進(jìn)行密封、采用耐腐蝕能力強(qiáng)的材料,從而有效的提高電力的工作質(zhì)量,確保電纜的穩(wěn)定運(yùn)行。其次,還需要合理的對(duì)電纜的絕緣保護(hù)層進(jìn)行維護(hù)和檢測(cè),避免航標(biāo)電纜出現(xiàn)絕緣層不夠完整的情況,確保航標(biāo)電纜的電阻達(dá)標(biāo)。還需要加強(qiáng)航標(biāo)電纜的養(yǎng)護(hù)工作,避免航標(biāo)電纜出線
結(jié)束語
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步,交通運(yùn)輸?shù)哪芰Σ粩嗵嵘?,航?biāo)是確保航運(yùn)安全的重要保障,為了確保航標(biāo)的穩(wěn)定運(yùn)行,需要合理的對(duì)航標(biāo)電纜進(jìn)行分析,合理的對(duì)航標(biāo)電纜故障進(jìn)行控制,從而有效的提高航標(biāo)的運(yùn)行質(zhì)量,確保航運(yùn)的安全,實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。
【關(guān)鍵詞】電力電纜;故障測(cè)距;波形;定點(diǎn)
引言
電力電纜供電以其安全、穩(wěn)定、可靠、有利于美化城市等優(yōu)點(diǎn),獲得了廣泛的應(yīng)用。但電纜的故障檢修費(fèi)時(shí)費(fèi)力,給人民生活帶來不便,對(duì)供電企業(yè)的供電可靠性造成很大的影響。尋求一種快捷、準(zhǔn)確的電力電纜故障測(cè)距方法,以縮短檢修時(shí)間、減少停電損失,已成為國內(nèi)外科研技術(shù)人員的共同目標(biāo)。
1、造成電力電纜故障的原因
為了減少電纜的損壞,快速判定出故障點(diǎn),我們首先要了解電力電纜故障的原因。可以歸納為以下幾點(diǎn):
(1)機(jī)械損傷:如挖掘等外力造成的損傷。
(2)絕緣層老化變質(zhì):電纜絕緣層長期在電作用下工作,并伴隨著化學(xué)、熱和機(jī)械作用,從而使介質(zhì)發(fā)生物理化學(xué)變化,絕緣性能下降。
(3)過熱:電纜絕緣內(nèi)部氣隙游離造成局部過熱,使絕緣炭化。
(4)護(hù)層的腐蝕:因受土壤內(nèi)酸堿和雜散電流的影響,埋地電纜的鉛或鋁包遭受到腐蝕而損壞。
(5)絕緣受潮:中間接頭或終端頭在結(jié)構(gòu)上不密封或安裝質(zhì)量不好而造成絕緣受潮。
(6)過電壓:許多戶外終端接頭的故障是由大氣過電壓引起的,電纜本身的缺陷也會(huì)導(dǎo)致在大氣過電壓的情況下發(fā)生故障。
另外還有材料缺陷、設(shè)計(jì)和制作等問題。
2、電力電纜故障性質(zhì)的分類
根據(jù)故障電阻與擊穿間隙情況,電力電纜故障的類型大體上分為四大類:低電阻故障、高電阻故障、開路故障以及閃絡(luò)性故障。
(1)低阻故障
電纜相間或相對(duì)地絕緣受損,其絕緣電阻小到能用低壓脈沖法測(cè)量的一類故障。發(fā)生低阻故障時(shí),故障電阻一般小于10Z0(Z0為電纜的波阻抗,一般不超過40?)。短路故障是低阻故障的特例。
(2)高阻故障
相對(duì)于低阻故障而言,高阻故障電力電纜的一芯或數(shù)芯對(duì)地的絕緣電阻或芯與芯之間的絕緣電阻低于正常阻值較多,但高于10Z0,而芯線連接良好。
(3)開路故障
電纜的各芯絕緣良好,但有一芯或數(shù)芯導(dǎo)體斷開或雖未斷開但工作電壓不能傳輸?shù)浇K端,或雖然終端有電壓但負(fù)載能力較差。開路故障的典型例子就是斷線故障。
(4)閃絡(luò)性故障
電纜的一芯或數(shù)芯對(duì)地絕緣電阻或者芯與芯之間絕緣電阻比較高,但當(dāng)對(duì)電纜進(jìn)行直流或交流耐壓到某一值時(shí),出現(xiàn)突然擊穿現(xiàn)象。這類故障大多在預(yù)防性耐壓試驗(yàn)時(shí)發(fā)生,故障現(xiàn)象不穩(wěn)定。
3、電力電纜故障測(cè)距的步驟
電力電纜故障測(cè)距一般要經(jīng)過診斷、粗測(cè)、定點(diǎn)這三個(gè)步驟。
3.1電力電纜故障性質(zhì)的診斷
電力電纜故障性質(zhì)的診斷,就是先要確定電纜故障的類型與嚴(yán)重程度,以便測(cè)試人員選擇適當(dāng)?shù)墓收蠝y(cè)距與定點(diǎn)方法。
首先測(cè)試故障電纜的絕緣電阻,測(cè)量每相對(duì)地電阻確定是否是接地故障,相間電阻判斷是否為短路故障,阻值判斷是高阻或低阻故障。對(duì)于阻值較低的低阻型故障還應(yīng)該用萬用表測(cè)量電阻值,如果有就說明是閃絡(luò)故障。
3.2電力電纜故障粗測(cè)
在故障性質(zhì)診斷準(zhǔn)確后,可進(jìn)行電纜故障粗測(cè),又叫預(yù)定位,即在電纜的一端使用儀器確定故障距離。下面介紹一些目前經(jīng)常使用的故障預(yù)定位方法。
3.2.1電橋法
基于電纜長度與纜芯電阻成正比的特點(diǎn)和惠斯登電橋的原理,可將電纜短路接地、故障點(diǎn)兩側(cè)的環(huán)線電阻引入直流電橋,測(cè)量其比值。由測(cè)得的比值和電纜全長,可算出測(cè)量端到故障點(diǎn)的距離。
電橋法的優(yōu)點(diǎn)是比較簡單,精確度較高,但只適用于低阻故障,一般的高阻和閃絡(luò)性故障不易探測(cè)。必須已知電纜準(zhǔn)確長度,當(dāng)一條電纜由導(dǎo)體材料或截面不同的電纜組成時(shí),還要進(jìn)行換算。且不能用于測(cè)量三相短路故障。
3.2.2脈沖電壓法
利用直流高壓或脈沖高壓信號(hào)把故障點(diǎn)擊穿,然后通過電壓脈沖在觀察點(diǎn)與故障間往返一次的時(shí)間來測(cè)距,它適用于高阻和閃絡(luò)性故障。優(yōu)點(diǎn)是不必將高阻與閃絡(luò)性故障擊穿,測(cè)試快;適用于各種故障,對(duì)電纜原始資料的依賴性少。缺點(diǎn)是安全性差,易發(fā)生高壓信號(hào)竄入,損壞儀器;測(cè)試可靠性差,增強(qiáng)了復(fù)雜性且降低了電容放電時(shí)的電壓,使故障點(diǎn)不易擊穿;在故障放電特別是沖閃時(shí),波形難以分辨。
3.2.3脈沖電流法
脈沖電流法是通過一線性電流耦合器測(cè)量電纜故障擊穿外產(chǎn)生的電流脈沖信號(hào)的方法。它實(shí)現(xiàn)了儀器與高壓回路的電耦合,省去了電容與電纜之間的串聯(lián)電阻與電感,簡化了接線,傳感器耦合出的脈沖電流波形較容易分辨。所以相對(duì)于脈沖電壓法而言,此法得到了更廣泛的應(yīng)用。
3.2.4低壓脈沖法
低壓脈沖法是測(cè)試時(shí)向電纜注入一低壓脈沖,該脈沖沿電纜傳播到阻抗不匹配點(diǎn),如斷路點(diǎn)、短路點(diǎn)、中間接頭等,通過故障點(diǎn)反射脈沖與發(fā)射脈沖的時(shí)間差原理來測(cè)距。根據(jù)波形極性還可判斷故障性質(zhì),如短路故障的反射脈沖與發(fā)射脈沖極性相反,斷路故障反射脈沖與發(fā)射脈沖極性向同,因此低壓脈沖法適用于測(cè)試交聯(lián)電纜低阻、短路、斷路故障。
3.2.5二次脈沖法
二次脈沖法是目前運(yùn)用較多、方便準(zhǔn)確的故障測(cè)距方法。其工作原理是:低壓脈沖結(jié)合高壓發(fā)生器發(fā)射沖擊閃絡(luò),在故障點(diǎn)起弧的瞬間通過內(nèi)部裝置觸發(fā)一低壓脈沖,此脈沖在故障點(diǎn)閃絡(luò)處發(fā)生短路反射,并將波形儲(chǔ)存記憶在儀器中。電弧熄滅后,復(fù)發(fā)一低壓脈沖到電纜中,此脈沖在故障點(diǎn)不能被反射,直達(dá)電纜末端并發(fā)生開路反射,將兩次脈沖波形進(jìn)行疊加對(duì)比,會(huì)有一個(gè)清楚的發(fā)散點(diǎn),即故障點(diǎn)。
二次脈沖法優(yōu)點(diǎn)是:接線簡單,切換容易,安全可靠;自動(dòng)化程度高,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)匹配、判斷和計(jì)算;測(cè)量精度高,結(jié)果準(zhǔn)確。其缺點(diǎn)是:所用儀器較多;由于故障點(diǎn)電阻要降到很小的數(shù)值,如果故障點(diǎn)受潮嚴(yán)重,故障點(diǎn)擊穿過程較長,測(cè)試時(shí)間將相應(yīng)增加;故障點(diǎn)維持低阻狀態(tài)的時(shí)間不確定,施加二次脈沖的控制有難度。
3.2.6其他方法
除上述幾種方法之外,還有利用分布式光纖溫度傳感器監(jiān)測(cè)電纜沿線的溫度變化情況和利用局放試驗(yàn)來確定故障點(diǎn)位置的方法。
目前大部分電纜故障測(cè)距方法為離線進(jìn)行,在線故障測(cè)距方法也已出現(xiàn),但在實(shí)際應(yīng)用中并未得到推廣,原因在于電纜線路在檢修與維護(hù)方面的特殊性,且在線方法并無明顯優(yōu)勢(shì)。兩種測(cè)距方法將會(huì)長期并存,但從長遠(yuǎn)來看,在線測(cè)距才是未來的發(fā)展方向。
3.3故障精確定點(diǎn)
在故障電纜粗測(cè)之后,就可根據(jù)故障距離與路徑找到故障點(diǎn)的大概位置。但由于地下電纜敷設(shè)情況復(fù)雜等原因,使得粗測(cè)點(diǎn)距離實(shí)際故障點(diǎn)可能有一定的偏差。為了精確地找到這個(gè)位置,就需要進(jìn)行故障精確定點(diǎn),有以下幾種常用的方式:
(1)沖擊放電聲測(cè)法(簡稱聲測(cè)法):是利用直流高壓設(shè)備向電容器充電、儲(chǔ)能,當(dāng)電壓達(dá)到某一數(shù)值時(shí),球間隙擊穿,設(shè)備和電容器上的能量經(jīng)球間隙向電纜故障點(diǎn)放電,產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)聲波,用人耳或設(shè)備的聽覺來區(qū)別。能量大的放電,在地表上就可以辨別,能量小的就需要用靈敏度較高的拾音器設(shè)備,來找出放電聲音最大的位置。該方法主要用于電力電纜高阻故障的定點(diǎn)。
(2)音頻信號(hào)法:如果發(fā)生了低阻故障,就很難或聽不到聲測(cè)法所檢測(cè)到的放電聲音。這時(shí)可以使用音頻信號(hào)法通過檢測(cè)地面上磁場(chǎng)的變化,并根據(jù)耳機(jī)中響聲的變化可探測(cè)故障點(diǎn)的位置。音頻信號(hào)在故障點(diǎn)正上方接收到的信號(hào)會(huì)突然增強(qiáng),過了故障點(diǎn)后信號(hào)會(huì)明顯減弱或消失,則音頻信號(hào)最強(qiáng)處即為故障點(diǎn)。
(3)聲磁同步法:其基本原理是向電纜施加沖擊直流高壓使故障點(diǎn)放電,在放電的瞬間電纜金屬護(hù)層與大地構(gòu)成的回路中形成感應(yīng)環(huán)流,從而在電纜周圍產(chǎn)生脈沖磁場(chǎng)。儀器接收脈沖磁場(chǎng)信號(hào)和從故障點(diǎn)發(fā)出的放電聲音信號(hào),根據(jù)檢測(cè)到的聲磁兩種信號(hào)時(shí)間間隔最小的點(diǎn)即為故障點(diǎn)。此法優(yōu)點(diǎn)在于定點(diǎn)精度較高,抗環(huán)境干擾性強(qiáng),信號(hào)易于理解和辨別。
(4)跨步電壓法:跨步電壓法,通過向故障相和大地之間加入一個(gè)直流高壓脈沖信號(hào),在故障點(diǎn)附近用電壓表監(jiān)測(cè)放電時(shí)兩點(diǎn)間跨步電壓突變的大小和方向來找到故障點(diǎn)。此法優(yōu)點(diǎn)是可以指示故障點(diǎn)的方向;缺點(diǎn)是只能查找直埋電纜外皮破損的開放性故障,不適用于查找封閉性或非直埋電纜的故障。
關(guān)鍵詞:電力電纜;故障測(cè)尋;檢測(cè)分析
隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,在10KV及以下中低壓配電網(wǎng)的供電方式已逐漸由電纜供電取代架空線供電,盡管電纜供電有著顯而易見的優(yōu)點(diǎn),由于電纜數(shù)量的急劇增加,故障頻率也相應(yīng)加大,且電纜地下隱蔽性,在故障排查等問題上難以像架空線路那樣直觀,而且大部分縣級(jí)城鎮(zhèn)電纜的敷設(shè)方式多為直埋敷設(shè)形式,一旦出現(xiàn)電纜故障,故障點(diǎn)難于直觀查找,給搶修工作帶來了極大的困難。因此,掌握電纜故障測(cè)試方法,快速準(zhǔn)確地查找到故障點(diǎn)的精確位置,縮短故障的修復(fù)時(shí)間,是供電企業(yè)十分關(guān)心的問題。
一、電纜故障的原因
我們知道,電纜發(fā)生故障的原因是多方面的,大致有如下幾種常見的主要原因:
1、機(jī)械損傷。機(jī)械損傷是電纜故障中較為常見的,所占比例也是最大的, 由于電纜施工單位未嚴(yán)格按照施工標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行施工以及質(zhì)量監(jiān)督人員未能監(jiān)管到位,造成電纜外部損傷或電纜敷設(shè)時(shí)留有隱患,致使電纜運(yùn)行一段時(shí)間被擊穿。
2、電纜負(fù)荷過大。在供電負(fù)荷高峰期時(shí)電纜長期過負(fù)荷運(yùn)行,致使電纜運(yùn)行溫度超過電纜正常運(yùn)行時(shí)的允許溫度,導(dǎo)致電纜終端接頭、中間接頭或電纜薄弱處首先被擊穿。
3、電纜受外界環(huán)境影響。由于受地質(zhì)條件的影響,導(dǎo)致電纜保護(hù)層受到化學(xué)和電腐蝕等,使用時(shí)間過久,致使保護(hù)層失效或電纜外鉛皮被潮氣侵入,最終導(dǎo)致電纜擊穿。在污穢嚴(yán)重的地區(qū),電纜終端頭套管可能出現(xiàn)污閃,也可能造成短路事故。
4、電纜接頭故障。電纜接頭是電纜線路中最薄弱的環(huán)節(jié),由人員直接過失(施工不良)引發(fā)的電纜接頭故障時(shí)常發(fā)生。施工人員在制作電纜接頭過程中,如果有接頭壓接不緊、加熱不充分等原網(wǎng),都會(huì)導(dǎo)致電纜頭絕緣降低,從而引發(fā)事故。
5、施工工藝的影響。由于電纜施工人員沒有經(jīng)過專業(yè)的培訓(xùn)或未按標(biāo)準(zhǔn)施工,導(dǎo)致施工人員在制作電纜頭或中間接頭時(shí)工藝質(zhì)量差,造成電纜運(yùn)行一段時(shí)間后出現(xiàn)電纜頭或中間接頭爆裂現(xiàn)象。
二、電力電纜故障測(cè)尋步驟
1、確定故障電纜的性質(zhì)。認(rèn)真了解故障電纜本身的情況,包括電纜的型號(hào)、電壓等級(jí),是否有中間接頭,敷設(shè)的長度、深度等,這有利于正確選擇測(cè)試方法,使其測(cè)尋時(shí)間縮短。
2、故障點(diǎn)距離的粗測(cè)。首先利用低壓脈沖波測(cè)量電纜全長,做到測(cè)試全長和實(shí)際全長心中有數(shù),掌握全長波形,利用高壓沖擊反射法。若是閃絡(luò)性故障,則用直流高壓閃絡(luò)法,測(cè)出故障點(diǎn)到測(cè)試端的距離,它是一個(gè)范圍數(shù),且應(yīng)與測(cè)試全長和實(shí)際全長相比較,來確定實(shí)際故障點(diǎn)的范圍。
3、測(cè)量電纜的路徑走向。利用路徑儀確定電纜敷設(shè)的路徑,如果電纜線路較短,且電纜路徑清楚時(shí),可省略這一步驟。
4、故障點(diǎn)準(zhǔn)確定位。根據(jù)測(cè)出的故障點(diǎn)范圍,利用高壓沖擊閃絡(luò)法的接線方式,采用聲測(cè),確定故障點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。
三、電力電纜故障點(diǎn)查找方法
(一)電纜故障的測(cè)距
電纜故障測(cè)距是根據(jù)電波在傳輸過程中幅度、相位、速度等諸參數(shù)的變化規(guī)律,利用雷達(dá)測(cè)距原理來確定電纜故障點(diǎn)距離測(cè)試點(diǎn)距測(cè)試端的距離?,F(xiàn)將電纜幾種典型的故障測(cè)量方法的原理及其適用范圍作一簡單介紹,以便作為電纜檢修管理部門在判斷和處理電纜故障時(shí)的參考。
1、電橋法
電橋法是使用歷史最長的電纜故障測(cè)尋方法。在電纜故障測(cè)試技術(shù)迅速發(fā)展、涌現(xiàn)出如新型的測(cè)試方法和測(cè)試設(shè)備的情況下,電橋法在測(cè)尋如單相接地和相間短路等電纜故障方面,仍有使用方便、測(cè)試誤差?。ㄒ话阍?.3%-0.5%)的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。電橋法通常適用于測(cè)試直埋電纜低電阻(絕緣電阻大于100Ω但小于100KΩ)接地故障和三相短路接地故障的測(cè)尋。
2、低壓脈沖法
低壓脈沖反射法是將高頻率的低壓脈沖發(fā)送到電纜中,該脈沖沿電纜傳播,直到阻抗失配的不匹配點(diǎn),如中間接頭、短路點(diǎn)、斷路點(diǎn)和終端頭等,在這些點(diǎn)上都會(huì)引起電磁波的反射,故障點(diǎn)產(chǎn)生的一個(gè)反射脈沖回送到測(cè)試儀器中并被接收。此方法適用于測(cè)試直埋電纜低電阻(絕緣電阻小于100Ω)接地故障和三相短路接地故障及斷線故障的測(cè)尋。
3、脈沖電流法
將電纜故障點(diǎn)用高電壓擊穿,用儀器采集并記錄下故障點(diǎn)擊穿產(chǎn)生的電流行波信號(hào),通過分析判斷電流行波信號(hào)在測(cè)量端與故障點(diǎn)往返一趟的時(shí)間來計(jì)算故障距離。脈沖電流法采用線性電流耦合器采集電纜中的電流行波信號(hào)。分為直流閃絡(luò)測(cè)試法和沖擊閃絡(luò)測(cè)試法,前者適用于閃絡(luò)型故障的測(cè)試,后者適用于高阻故障測(cè)試。
4、二次脈沖法
二次脈沖法是近年來出現(xiàn)的較先進(jìn)的測(cè)距方法,在高壓信號(hào)發(fā)生器和二次脈沖信號(hào)耦合器的配合下,可用來測(cè)量電力電纜的高阻和閃絡(luò)性故障的距離,波形更簡單,容易識(shí)別。其基本原理是通過高壓發(fā)生器給存在高阻或閃絡(luò)性故障的電纜施加高壓脈沖使故障點(diǎn)出現(xiàn)弧光放電。由于弧光電阻小,在燃弧期間原本高阻或閃絡(luò)性故障就變成了低阻故障。此時(shí),通過耦合裝置向故障電纜中注入一個(gè)低壓脈沖信號(hào),并記錄此時(shí)的低壓脈沖反射波形;在故障電弧熄滅后,再向故障電纜中注入低壓脈沖反射信號(hào),記錄下此時(shí)的低壓脈沖反射波形,因此時(shí)故障電阻恢復(fù)為高阻,低壓脈沖在故障點(diǎn)沒有反射或反射很小。記錄的兩個(gè)波形進(jìn)行比較,在故障點(diǎn)位置波形明顯不同,波形分歧點(diǎn)距測(cè)試端的距離就是故障距離。
(二)電纜故障的定點(diǎn)
在對(duì)電力電纜故障進(jìn)行測(cè)距后,若電纜的路徑走向已經(jīng)明確,則可以根據(jù)測(cè)距距離找到故障點(diǎn)的大體方位,由于很難精確知道電纜敷設(shè)時(shí)預(yù)留的長度等因素,實(shí)際故障點(diǎn)距離同儀器測(cè)距距離還有偏差,為了精確找到故障的位置就需要故障定點(diǎn)。對(duì)于常見的電纜高阻、低阻故障等,一般常用聲測(cè)法和聲磁同步接收法進(jìn)行故障定點(diǎn)。
1、聲測(cè)法
聲測(cè)法是利用沖擊放電聲測(cè)法是利用直流高壓試驗(yàn)設(shè)備向電容器充電、儲(chǔ)能,當(dāng)電壓達(dá)到某一數(shù)值時(shí),球間隙擊穿,高壓試驗(yàn)設(shè)備和電容器上的能量經(jīng)球間隙向電纜故障點(diǎn)放電,產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)聲波。在初測(cè)的距離附近,沿電纜線路,用拾音器來接收故障點(diǎn)的放電波,以此來確定故障點(diǎn)的精確位置??裳杆俚恼页鲭娎|故障點(diǎn),查找方法簡單,省時(shí)省力效果良好。
2、聲磁同步接收法
聲磁同步接收法是向電纜加沖擊直流高壓使故障點(diǎn)放電,在放電瞬間電纜金屬護(hù)套與大地構(gòu)成的回路中形成感應(yīng)環(huán)流,從而在電纜周圍產(chǎn)生脈沖磁場(chǎng)。應(yīng)用感應(yīng)接收儀器接收脈沖磁場(chǎng)信號(hào)和從故障點(diǎn)發(fā)出的放電聲信號(hào)。故障點(diǎn)離麥克風(fēng)的距離越近,閃絡(luò)聲就越大。在監(jiān)聽聲音信號(hào)的同時(shí),接收到脈沖磁場(chǎng)信號(hào),即可判斷該聲音是由故障點(diǎn)放電產(chǎn)生的,故障點(diǎn)就在附近,否則可認(rèn)為是干擾。儀器根據(jù)探頭檢測(cè)到的聲、磁兩種信號(hào)時(shí)間間隔為最小的點(diǎn)即為故障點(diǎn)。
電力電纜故障測(cè)試是技術(shù)性和經(jīng)驗(yàn)型較強(qiáng)的工作,如何快速準(zhǔn)確找到故障點(diǎn)的精確位置,縮短電纜修復(fù)時(shí)間事關(guān)供電企業(yè)的效益和用戶的正常用電。測(cè)試人員需要根據(jù)電纜不同的故障類型掌握相應(yīng)的測(cè)試步驟和方法,結(jié)合經(jīng)驗(yàn),才能熟練進(jìn)行電纜故障的測(cè)距和定點(diǎn)。
參考文獻(xiàn):
[1] 張棟國.電纜故障分析與測(cè)試[M].北京:中國電力出版社,2005.
【關(guān)鍵詞】電力電纜;故障;維護(hù)
1 電力電纜故障產(chǎn)生的原因
1.1 絕緣老化變質(zhì)
①電場(chǎng)作用。電纜絕緣介質(zhì)長期處在電場(chǎng)作用下,而且內(nèi)部總有氣隙存在,絕緣內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生游離,導(dǎo)致絕緣性能大大下降。②晶化作用。絕緣和保護(hù)層受外力和內(nèi)應(yīng)力的作用會(huì)造成損傷,其主要表現(xiàn)為由于振動(dòng)晶化疲勞和沖擊性電動(dòng)力的危害,導(dǎo)致鉛(鋁)包層龜裂進(jìn)而受潮,造成絕緣降低。③電纜絕緣層因腐蝕性老化而出現(xiàn)麻點(diǎn)、開裂或穿孔。④水分和化學(xué)作用。當(dāng)絕緣介質(zhì)中發(fā)生電離時(shí),氣隙中會(huì)產(chǎn)生臭氧、硝酸等化學(xué)生成物,腐蝕絕緣層。絕緣中存在的水分使絕緣纖維產(chǎn)生的水解導(dǎo)致絕緣性能下降。
1.2 過熱
造成電纜過熱的因素有多方面的,既有內(nèi)因,又有外因。內(nèi)因主要是電纜絕緣內(nèi)部氣隙游離造成的局部過熱,從而使絕緣炭化。外因是電纜過載產(chǎn)生過熱。安裝于電纜密集地區(qū)、電線溝及電纜隧道等通風(fēng)不良處的電纜、穿在干燥管的電纜以及電纜與熱力管接近的部分等,都會(huì)因本身過熱而使絕緣加速損壞。過熱會(huì)引起絕緣層老化變質(zhì)。電纜內(nèi)部氣隙產(chǎn)生電游離造成局部過熱,使絕緣層炭化。電纜過負(fù)荷是電纜過熱很重要的因素。
1.3 機(jī)械損傷
機(jī)械損傷引起的電力電纜故障占電纜故障事故很大比例。一些機(jī)械損傷很輕微,當(dāng)時(shí)并沒有造成故障,但在幾個(gè)月甚至幾年后損傷部位才發(fā)展成為故障。這類損傷主要包括下面幾個(gè)方面。
(1)直接受外力作用造成的破壞。這方面的損壞主要有事故和交通運(yùn)輸所造成的破壞。例如,挖土、超重、搬運(yùn)等都可能誤傷電纜,使電纜受到直接的外力損傷。行駛車輛的振動(dòng)或沖擊性負(fù)荷造成電纜鉛(鋁)包帶裂損,還會(huì)造成穿越公路或鐵路以及靠近公路或鐵路并與之平行敷設(shè)的點(diǎn)擊的鉛(鋁)包帶的破損。
(2)敷設(shè)過程造成損壞。這方面的損壞主要是電纜因受拉力過大或彎曲過度而導(dǎo)致絕緣保護(hù)層的損壞。
(3)自然力造成損壞。因電纜自然變形使裝在管口或支架上的電纜外皮擦傷;因土地沉降引起拉力過大,拉斷中間接頭或?qū)w;終端頭受自然拉力和內(nèi)部絕緣膨脹的作用所造成的電纜護(hù)套的裂損;因電纜自然熱脹冷縮和土壤下沉所形成的過大拉力拉斷中間接頭,或?qū)w以及終端頭瓷套因受力而破損等。
(4)安裝時(shí)損傷。在安裝時(shí)不小心碰傷電纜,機(jī)械牽引力過大而拉傷電纜,或電纜過度彎曲而損傷電纜。
1.4 護(hù)層的腐蝕
因受土壤內(nèi)酸性、雜散電流的影響,埋地電纜的鉛(鋁)包帶將受到腐蝕而損壞。由于電解和化學(xué)作用使電纜鉛包腐蝕,因腐蝕性質(zhì)和程度的不同,鉛包上有紅色、黃色、橙色和淡黃色的化合物或類似海綿細(xì)孔。
1.5 絕緣受潮
電纜絕緣受潮后會(huì)引起故障。因接頭盒或終端盒結(jié)構(gòu)密封不良或安裝不良而導(dǎo)致進(jìn)水。電纜制造不良,金屬護(hù)套有小孔或裂縫。金屬護(hù)套因被外傷刺傷或腐蝕穿孔。中間接頭或終端頭因結(jié)構(gòu)不密封或安裝質(zhì)量不好而造成絕緣受潮。制造電纜包鉛(鋁)留下砂眼和裂紋等缺陷,也會(huì)使絕緣受潮。
1.6 過電壓
過電壓主要是指大氣過電壓和內(nèi)部電壓。大氣過電壓和內(nèi)部過電壓使電纜絕緣所承受的電應(yīng)力超過允許值而造成擊穿。對(duì)實(shí)際故障進(jìn)行分析表明,許多戶外終端頭的故障是由于大氣過電壓引起的。電纜本身的缺陷也會(huì)導(dǎo)致在大氣過電壓的情況下發(fā)生故障。
2 電力電纜故障的測(cè)尋方法及步驟
2.1 電力電纜故障性質(zhì)的確定
電力電纜發(fā)生故障以后,必須首先確定故障的性質(zhì),然后才能確定用什么方法去進(jìn)行故障的粗測(cè)。否則,盲目進(jìn)行測(cè)尋,不但測(cè)不出故障點(diǎn),而且還會(huì)拖延探測(cè)故障的時(shí)間,甚至?xí)驒z測(cè)方法不當(dāng)而損壞測(cè)試儀器。
確定故障的性質(zhì):故障電阻是高阻還是低阻;是閃絡(luò)還是封閉性故障;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。
可以根據(jù)故障發(fā)生時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象初步判斷故障的性質(zhì)。例如,運(yùn)行中的電纜發(fā)生故障時(shí),若只是給了接地信號(hào),則有可能是單相接地故障。繼電保護(hù)過電流繼電器動(dòng)作,出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象,則此時(shí)可能發(fā)生電纜兩相或三相短路或接地故障,或者是發(fā)生了短路與接地混合故障。發(fā)生這些故障時(shí),短路或接地電流燒斷電纜將形成斷線故障。但通過上述判斷不能完全將故障的性質(zhì)確定下來,還必須測(cè)量絕緣電阻和進(jìn)行“導(dǎo)通實(shí)驗(yàn)”,有時(shí)為了弄清楚故障點(diǎn)的擊穿電壓,還要進(jìn)行直流耐壓測(cè)量試驗(yàn)。
2.2 電力電纜故障測(cè)尋的步驟
故障測(cè)尋第二步為故障燒穿,即通過燒穿將高阻故障或閃絡(luò)性故障變?yōu)榈妥韫收希员氵M(jìn)行粗測(cè)。
故障測(cè)尋法第三步為粗測(cè),就是測(cè)出故障點(diǎn)到電纜任意一塔的距離。粗測(cè)方法有多種,一般可歸納為兩大類。第一類是經(jīng)典法,如電橋法等;第二類是現(xiàn)代法,如脈沖法等?,F(xiàn)代法與經(jīng)典法相比,具有不一定必須依賴準(zhǔn)確的電纜資料,而且具有測(cè)尋簡單的優(yōu)點(diǎn)。所以能適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的要求。
故障測(cè)尋第四步為測(cè)尋故障電纜的敷設(shè)路徑。對(duì)于埋地電纜及時(shí)找出故障電纜的腐蝕路徑和埋設(shè)深度,以便進(jìn)行精測(cè)(定點(diǎn))。當(dāng)然,為了繪制埋地電纜敷設(shè)路徑的圖樣,有時(shí)也要測(cè)尋電纜的敷設(shè)路徑。測(cè)尋方法是向電纜中通人音頻信號(hào)電流,然后利用接受線圈通過接收機(jī)接收此音頻信號(hào)。
故障測(cè)尋的第五步為故障點(diǎn)的定點(diǎn)(精測(cè)),也就是確定故障點(diǎn)的精確位置。通常,采用聲測(cè)、感應(yīng)、測(cè)接地電位等方法進(jìn)行定點(diǎn)。
上述五個(gè)步驟是一般的測(cè)尋步驟。實(shí)際測(cè)尋時(shí),可根據(jù)具體情況省略一些步驟。例如,電纜敷設(shè)路徑的圖樣準(zhǔn)確時(shí)可不必再測(cè)敷設(shè)路徑。對(duì)于高阻故障,可不經(jīng)燒穿而直接用閃絡(luò)法進(jìn)行粗測(cè)。對(duì)于一些閃絡(luò)性故障,不需要進(jìn)行定點(diǎn),可根據(jù)粗測(cè)得到的距離數(shù)據(jù)查閱資料,直接挖出測(cè)點(diǎn)處的中間觸頭,然后再通過細(xì)聽而確定故障點(diǎn)。對(duì)于電纜溝或隧道內(nèi)的電纜故障,可進(jìn)行沖擊放電,不需要使用儀器(用定點(diǎn)儀等)而直接用耳聽來確定故障點(diǎn)。
3 電纜故障的處理及維護(hù)
3.1 查找電纜故障部分
一般是用搖表測(cè)量絕緣電阻和做直流耐壓試驗(yàn)并測(cè)量泄漏電流,來測(cè)試電纜芯對(duì)地或電纜芯間絕緣狀況,以發(fā)現(xiàn)電纜故障。然后用故障探測(cè)儀找出故障點(diǎn),切除故障部分。切除電纜故障部分后,必須進(jìn)行電纜絕緣的潮氣試驗(yàn)和絕緣電阻試驗(yàn)。電纜故障修復(fù)后,必須核對(duì)相位,并做耐壓試驗(yàn),經(jīng)試驗(yàn)合格后,方可恢復(fù)運(yùn)行。無論電纜是在運(yùn)行中或試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)的故障,其故障部位切除后應(yīng)妥善保存,以便進(jìn)行分析,采取反事故對(duì)策。修理電纜線路故障,必須填寫故障測(cè)試記錄。
3.2 對(duì)電纜備品的管理
為了確保電纜的正常運(yùn)作,需要準(zhǔn)備相應(yīng)的電纜備品,并加強(qiáng)對(duì)備品的管理,將其存放在交通便利的干燥地方,建立遮棚并設(shè)置相應(yīng)的防火設(shè)施。對(duì)于不同型號(hào)的產(chǎn)品要分放置,并做好詳細(xì)的記錄,以便查找和取用。此外,電纜備品必須經(jīng)過耐壓試驗(yàn),合格后才能夠進(jìn)行封閉保存。
3.3 對(duì)技術(shù)資料的管理
技術(shù)資料為后期工作提供了指導(dǎo)和借鑒,必須認(rèn)真對(duì)待,及時(shí)、準(zhǔn)確、系統(tǒng)地對(duì)資料進(jìn)行整理和完善。完整的技術(shù)資料主要包括以下內(nèi)容:電纜網(wǎng)絡(luò)總平面圖、電纜敷設(shè)線路圖、三頭安裝記錄、缺陷處理報(bào)告以及故障報(bào)告等。