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史上最全電纜故障問答!

三湘電線電纜2020-04-04 16:14:06

電纜故障的最直接原因是絕緣降低而被擊穿。導致絕緣降低的因素很多電纜故障可概括為接地、短路、斷線三類。下面具體分析一下,電纜都有哪些故障?出現故障如何解決?


??? 1、如何判別電纜故障類型?


? ? 答:正確判斷電纜故障類型是找故障的首要環節,需要的儀表為一只高阻計(搖表)和一只萬用表。具體步驟分為兩步:第一步:測量相對地絕緣電阻和相間絕緣電阻,辨認電纜故障相;第二步:檢查電纜導體有無斷線。(1)測量相對地絕緣電阻和相間絕緣電阻時,先用高阻計(搖表)分別測量A對地、B對地、C對地、AB、BC、CA之間的絕緣電阻,找出絕緣電阻數值不合格的相。如高阻計(搖表)測得數值為0M歐姆,則換用萬用表復測。(2)做導體連通性試驗,檢查電纜導體有無斷線時,先將遠端三相導體之間短路并懸空,在近端用萬用表測量相間導體回路電阻,如都為零歐姆則沒有線芯斷線故障;如有為零的數值,則同時存在斷線故障。


??? 2、電纜故障檢測與定位的程序是什么?


? ? 答:為了快速、準確找到電纜故障,需要按照科學的故障檢測與定位程序:
? ? 第一步:判斷電纜故障性質;該步驟需要高阻計和萬用表各一只。
? ? 第二步:預定位;粗略測出電纜故障點的距離,該步驟需要高壓電橋、脈沖反射儀或高壓波反射法儀器(如S32系統)。
? ? 第三步:電纜路徑定位;對走向不清楚的電纜路徑進行探測,該步驟需要管線定位儀。

? ? 第四步:精確定點;根據預定位結果,結合電纜路徑,精確確定電纜故障點的位置,最終得出故障點的具體地點,允許誤差在0.1米。該步驟需要聲磁時間差法、跨步電壓法或最小扭曲法精確定點儀。


? ? 3、電纜故障分類?


? ? 答:根據電纜故障定位的程序第一步----判斷電纜故障性質,可根據電纜發生的位置分為電纜主絕緣故障和電纜外護套故障。在電纜主絕緣故障的基礎上,進一步分為:低阻接地故障、低阻短路故障、斷線故障、高阻接地故障、高阻短路故障、閃絡型故障、泄露型故障、間歇型故障等。


? ??4、什么叫做死接地故障?解決死接地故障的方法是什么?


? ? 答:當電纜故障相間絕緣電阻或相對地絕緣電阻在0.00-10.00歐姆之間時,電纜專業人員稱之為“死接地故障”,也叫“零電阻接地故障”或“永久性接地故障”。由于死接地故障點的絕緣電阻很低甚至接近于零,即使采用再大的沖擊能量和沖擊電壓,故障點的放電聲音也很微弱或無法放電,精確定位故障點非常困難。

? ? 解決死接地故障的方法是采用音頻法,包括音頻絞合法和最小扭曲法。即用大功率音頻發生器FLG200與電纜連接,發出音頻信號,然后使用音頻接收機FLE10在故障點附近精確定點。(1)音頻絞合法判斷的方法是故障點正上方的信號最強,而兩邊的信號較弱,特別是故障點至電纜末端一側的信號很弱。(2)最小扭曲法判斷的方法是賽巴SebaKMT獨有技術,在賽巴FLE10接收機的顯示器上會自動顯示泄漏電流與距離的曲線,斜率最大的兩點之間就是電纜死接地故障點。


? ? 5、什么故障稱主絕緣故障?


? ? 答:電纜結構從內到外依次是:導體線芯、絕緣層、銅屏蔽層、內襯層、鎧裝層、外護套。電纜的絕緣層和外護套都可能發生絕緣擊穿故障,電纜專業人員把電纜絕緣層(油紙絕緣層或交聯絕緣層)發生的擊穿故障稱為電纜主絕緣故障。


? ??6、如何根據故障電纜泄漏電流值來控制升壓范圍?


? ? 答:電纜發生故障后,電纜運行單位希望給故障電纜施加適中的脈沖高壓。其中的考慮是,如果施加的脈沖高壓過高,可能會縮短電纜運行壽命;如果施加的脈沖高壓過低,又無法徹底擊穿故障點。因此選擇合適的升壓范圍非常重要。

? ? 為了測得合適的升壓范圍,在故障性質判斷環節中,我們需要測量電纜故障點剩余絕緣能承受的最高電壓(殘壓)。具體測試殘壓時,就是在絕緣測試中,高壓單元的電壓表指針掛不住、電流表指針突然偏轉時的最高施加電壓。一般在故障預定位或精確定點時,建議升壓范圍為殘壓的1.0-1.5倍以內。


??? 7、影響電纜故障波形的因素有哪些?


? ? 答:影響電纜故障波形的因素有:
? ? (1)電纜的絕緣層材料。如果是油紙電纜或純凈的交聯聚乙烯材料,則故障波形簡單、清晰;如果是聚氯乙烯材料,受添加劑等影響波傳播特性差,則故障波形衰減很快,故障點反射較難辨認;
? ? (3)電纜故障絕緣電阻是否小于1000歐姆,當小于1000歐姆時故障點反射波形比較清晰;
? ? (4)脈沖反射儀是否有比較法功能,有比較法的脈沖反射儀將好相、壞相的波形在同一屏下同時展示,二者波形的分叉點就是故障點的位置;

? ? (5)被測電纜是否有T接分支電纜。如有,則需要有TDR伴侶協助,在被測主干電纜遠端或分支電纜遠端施加TDR伴侶的開斷信號,使故障點發射波形與分支電纜遠端分別出來。


??? 8、在什么情況下的電纜故障無法顯示故障波形?


? ? 答:(1)當脈沖反射儀在低壓脈沖法遇到超過1000歐姆左右的故障電阻時,則電纜故障無法顯示故障波形;(2)當脈沖反射儀在高壓波反射法下(包括高級弧反射法、脈沖電流法、二次脈沖法、多次脈沖法、三次脈沖法等),電纜故障點無法被高壓擊穿、不燃弧時,則電纜故障無法顯示故障波形;(3)當脈沖反射儀采樣時刻發生在高壓波反射法的高壓擊穿之后時,由于采樣時間已在電弧熄滅階段,則電纜故障無法顯示故障波形。


??? 9、TDR電纜故障定位儀的精度一般標定都在1%-0.1%,但為何通常稱TDR為電纜故障預定位儀?


? ? 答:TDR的全稱是電纜故障時域脈沖反射儀(TimeDomainReflector),其儀器功能是電纜故障預定位。不能根據TDR的預定位結果直接開挖,仍需要精確定點儀器。主要原因是:(1)TDR采用時域下的雷達反射技術,顯示的波形是電壓幅值隨時間或距離的關系圖。這里的距離是電纜的物理距離,而不是實際路徑長度。因此TDR故障定位儀的精度雖然標定在1%-0.1%,但這個精度是基于被測電纜的物理長度,仍需要結合被測電纜的實際敷設路徑圖,才能反映到電纜的大致位置。

? ? (2)TDR故障定位儀的精度的標定過程是:在電纜制造廠里,先用計米器或卷尺測量被測電纜的長度,根據已知的被測電纜波速度校對TDR的測量誤差,得出TDR的精度。這里的長度都是用計米器或卷尺測量的物理長度。


??? 10、影響TDR精度的哪些?


? ? 答:影響TDR精度的因素有:(1)波速度V/2是否準確;平時需要積累各種材料電纜的波速度經驗值;(2)適中的增益;增益越大故障點反射越明顯,但同時會帶來波形畸變;增益越小,故障點反射越微弱;(3)設置的量程是否適中。合適的量程既不是越小越好,也不是越大越好,而應該與被測電纜全長的估計值接近而且略大。


??? 11、TDR波速度的因素有哪些?


? ? 答:電磁波從電纜一端傳播到另外一端需要一定的時間,電纜長度與傳播時間之比,稱為波速度。TDR波速度的因素是電纜絕緣層材質。波速度只與電纜的絕緣介質材料有關,而與導體材料、導體截面積無關。對于不同導體材料制成的電纜,只要絕緣材料相同,其波速度是相同的。


? ??12、什么樣的電纜故障稱外護套故障?


? ? 答:電纜結構從內到外依次是:導體線芯、絕緣層、銅屏蔽層、內襯層、鎧裝層、外護套。電纜的絕緣層和外護套都可能發生絕緣擊穿故障,電纜專業人員把電纜外護套(聚乙烯或聚氯乙烯)發生的接地故障稱為電纜外護套故障。


? ??13、影響外護套故障精確定位的因素有哪些?


? ? 答:影響外護套故障精確定位的因素有:
? ? (1)電纜敷設方式;直埋電纜最適合跨步電壓法精確定點;
? ? (2)被測電纜周圍的雜散電流;在電氣化鐵路或變電站附近,土壤里雜散電流干擾較大,需要用帶濾波器的跨步電壓法精確定點儀(ESG80);
? ? (3)脈動電壓的輸出電流;跨步電壓法需要較大輸出電流的脈動電壓,最好在2kV下有0-250mA輸出電流。

? ? (4)跨步電壓法精確定點儀的增益放大倍數。ESG80可將土壤里的跨步電壓放大12級,6級是直接放大,另外6級是經過放大器放大。


? ? 14、什么叫聲磁同步,如何根據聲磁傳播的時間差來對電纜故障進行精確定位


? ? 答:現場測試時,往往已經聽到故障點放電的聲音了,但仍不能精確斷定故障點在何處,通過聲磁同步法就可以解決這類問題。由于電磁場信號傳播速度為光,一般從故障點傳播到精確定點儀傳感器放置處需要的時間為幾個微秒,可以忽略不計。而聲音信號傳播速度慢,一般為314米/秒,因此可根據精確定點儀傳感器檢測出電磁場、聲音信號的時間差,判斷故障點的遠近,測出時間差最小的點就是故障點。

? ? 現場操作時,首先根據預定位結果確定電纜故障點的大致范圍,將T16/9精確定點儀傳感器放置在地面,先調節磁場信號旋鈕,使電磁場條形圖處于8-9格;然后調節聲音信號旋鈕,測的該點的聲磁同步時間差,比如說2.2ms。繼續沿電纜路徑向近端方向挪動T16/9精確定點儀,如果時間差變大(比如說4.5ms),則說明真正故障點靠近最初位置。繼續沿電纜路徑向遠端方向挪動T16/9精確定點儀,如果時間差也變大(比如說7.8ms),則說明真正故障點一定在最初位置(2.2ms)處。


? ??15、不同電纜故障應選用哪些精確定點方法?


? ? 答:電纜故障精確定點方法一共有三種:(1)聲磁同步法,如T16/9的聲磁時間差法,適合于大多數高低阻電纜故障;(2)跨步電壓法,如ESG80,適合于380V低壓電纜接地故障或外護套接地故障;(3)音頻法,包括音頻絞合法和最小扭曲法,如FL200死接地故障定位系統,適合于電纜故障相間絕緣電阻或相對地絕緣電阻在0.00-10.00歐姆時的死接地(也叫零電阻故障)。

? ??16、鐵路信號電纜故障的預定位及精確定位方法有哪些?


? ? 答:鐵路信號電纜預定位方法有:(1)TDR脈沖反射儀,適合1000歐姆及以下的低阻接地、低阻短路或斷線故障,如E15、D30、Miniflex;(2)低壓電橋法,適合高阻接地或高阻短路故障,如5T、KMK70電橋等。
? ? 鐵路信號電纜精確定點方法有:(1)音頻法,如TR精確定點儀,采用拾波探測技術可對0歐姆-100千歐的故障進行精確定點。(2)跨步電壓法,如ESG80,適合于信號電纜外護套接地故障。(3)聲磁同步法,如T16/9的聲磁時間差法,適合于新設信號電纜工程投運前高低阻故障的精確定點。
? ? 電纜故障的最直接原因是絕緣降低而被擊穿。導致絕緣降低的因素很多電纜故障可概括為接地、短路、斷線三類。電纜都有哪些故障?出現故障如何解決?下面我們接上篇文章繼續分析。

? ??17、目前對于運行高壓電纜的路徑探測及被測電纜的識別有什么好的方法?
? ? 答:(1)I5000系列管線定位儀配套了新型材料和特殊調制的夾鉗,不僅確保了電信、供電、發電、鐵路信號、地鐵等行業電纜在帶電運行條件下的管線定位,還能對單芯或超高壓電纜等進行帶電定位、帶電識別、帶電測深。這些帶電定位的特點,使I5000管線定位系統很好地滿足了各行業對不停電、不停運測試、定位的需要,解決了長期以來一般的管線定位儀在單芯或超高壓電纜出現磁飽和和抖動的現象。

? ? (2)I5000接收機具有SS信號識別技術和信號畸變警示功能,當采用發射機夾鉗法時,在目標帶電電纜上I5000接收機顯示綠色正號,在其它電纜上方顯示為紅色負號。
? ? (3)I5000還提供可選配件SS聽診器,貼在目標電纜上會得到綠色正號且信號強度最大,貼在其它電纜上I5000接收機顯示紅色負號且信號強度最小。這樣就徹底解決了運行高壓電纜的路徑探測及被測電纜的識別難題。

? ??18、如何在一束運行的電纜中識別被測的運行電纜?

? ? 答:采用I5000管線定位儀及夾鉗、聽診器即可。將夾鉗夾在近端的目標電纜上,環繞在目標電纜外護套外。將發射機頻率設置在9.8kHz;將I5000接收機頻率設置在9.8kHz,將聽診器緊貼每條電纜。貼在目標電纜上會得到綠色正號且信號強度最大,貼在其它電纜上I5000接收機顯示紅色負號且信號強度最小。




??? 19、對于交叉互聯110kV單芯電纜如何來進行單相電纜的路徑探測及識別?

? ? 答:采用I5000管線定位儀及標準夾鉗、聽診器即可。
? ? (1)將夾鉗夾在近端的目標電纜上,環繞在目標電纜外護套外。將發射機頻率設置在9.8kHz;將I5000接收機頻率設置在9.8kHz,將聽診器緊貼每條電纜。貼在目標電纜上會得到信號強度最大,貼在其它電纜上I5000接收機信號強度最小。
? ? (2)如果被測110kV或220kV較粗,可選擇200mm標準夾鉗。
? ? (3)對于交叉互聯的110kV單芯電纜,可逐段從近端向遠端推進。由于交叉互聯箱對管線定位儀信號有影響,經過交叉互聯箱后信號強度衰減較大,則將夾鉗先夾在近端變電站內的目標電纜上,對變電站出口第1段目標電纜進行探測、識別;經過交叉互聯箱后,將標準夾鉗夾在目標電纜第2段上,對第2段目標電纜進行探測、識別;以后由前至后逐段推進或兩端向中間推進,即可完成全部交叉互聯110kV單芯電纜的探測、識別任務。

??? 20、電纜為什么要做耐壓試驗?

? ? 答:電纜做耐壓試驗的意義在于:(1)降低運行中發生的電纜故障次數,減少電纜突發性停電事故;(2)避免送電不成功,確保一次送電成功;(3)有計劃地開展耐壓試驗,可減少臨時搶修次數,提高電纜設備檢修計劃性;(4)提高供電可靠性。



? ? 21、電纜在什么樣的情況下需做電纜耐壓試驗?

? ? 答:電纜在以下三種情況下均需要做電纜耐壓試驗:(1)新設備交接試驗;(2)預防性試驗;(3)送電前確認試驗。

? ??22、目前電纜耐壓試驗的方法有哪些,這些方法的優缺點?

? ? 答:目前電纜耐壓試驗的方法有三種:(1)直流耐壓試驗、(2)0.1Hz超低頻交流耐壓試驗、(3)變頻串聯諧振耐壓試驗。



? ? 優點:直流耐壓試驗的優點是適合于油紙電纜試驗,體積最小,重量最輕。0.1Hz超低頻交流耐壓試驗的優點是體積較小,重量較輕,需要的輸入功率很小,適合現場型電纜耐壓試驗,油紙電纜和交聯電纜均適用。變頻串聯諧振耐壓試驗的優點是頻率有可能調節到等于50Hz,和電纜運行時的頻率一致。

? ? 缺點:直流耐壓試驗的缺點在于不適合交聯電纜,會把本可以正常運行的交聯電纜提前破壞。0.1Hz超低頻交流耐壓試驗的缺點是制造技術不容易模仿,部分國產儀器性能不能達到國際質量標準。變頻串聯諧振耐壓試驗的缺點是設備仍然很重(達到300公斤左右);現場接線比較煩瑣,需要5-8件部件相互連接;設備須要380V三相電源,需要輸入功率過大(5-15kVA)。


??? 23、現在市場上超低頻耐壓試驗儀的頻率有0.1Hz和0.1-0.01-0.02Hz兩類,他們的區別是什么?

? ? 答:現在市場上超低頻耐壓試驗儀的頻率有0.1Hz和0.1-0.01-0.02Hz兩類,頻率為0.1Hz超低頻耐壓試驗設備是德國賽巴公司專利技術,(1)具有可測電纜容量大,最高可到達0.1Hz頻率下4.5μF;(2)由于輸出電壓波形有水平階段,絕緣介質有充分時間達到極化平衡,可測得最準確的電纜泄漏電流。(3)德國賽巴公司0.1Hz超低頻耐壓試驗設備有“能量循環”專利技術,一個周期的90%的能量可儲存到下一個周期繼續循環使用,因此需要的輸入功率非常小(如賽巴VLF28設備的輸入功率僅500W),設備最輕。
? ? 頻率為0.1-0.01-0.02Hz的超低頻耐壓試驗設備是正弦波或接近正弦波的試驗方法,其0.1Hz頻率下可測電纜容量較小,最多到2.8μF;(2)純正弦波的超低頻耐壓試驗設備可測量電纜的介質損耗TD。

? ? 24、我國國家標準和地方規程允許做0.1Hz超低頻耐壓試驗嗎?

? ? 答:根據中國國家標準《GB50150-2006電氣設備交接試驗標準》,企業可以試用0.1Hz超低頻耐壓試驗方法,主要標準是:(1)試驗電壓值3Uo,加壓60分鐘不擊穿;(2)加壓60分鐘后,任何中間接頭或終端頭,應無明顯發熱現象。
? ? 根據《華北電網電力設備交接和預防性試驗規程》,電纜主絕緣交流耐壓試驗首選0.1Hz超低頻耐壓試驗,a)交接時3Uo,加壓60分鐘;b)預試時2.1Uo,加壓5分鐘。
? ? 根據《江蘇省電力公司電力設備預防性試驗規程》,橡塑絕緣電纜主絕緣交流耐壓試驗可以采用0.1Hz超低頻耐壓試驗,a)交接和檢查受潮時3Uo,加壓60分鐘不擊穿;b)預試和檢查中間接頭制作質量時3Uo,加壓20分鐘不擊穿。

? ? 根據《天津市電力公司電力設備預防性試驗規程》,35KV及以下橡塑絕緣電纜主絕緣交流耐壓試驗可以采用0.1Hz超低頻耐壓試驗,試驗電壓值預試時2.1Uo,加壓5分鐘。


??? 25、現在市場上超低頻耐壓試驗儀的測試方式有正弦波和余弦方波兩種,他們有什么區別?


? ? 答:現在市場上超低頻耐壓試驗儀的測試方式有正弦波和余弦方波兩種,正弦波超低頻耐壓試驗儀的特點是:(1)0.1Hz頻率下可測電纜容量較小,最大到2.8μF;(2)純正弦波的超低頻耐壓試驗設備可測量電纜的介質損耗TD。(3)需要的輸入功率較大,如純正弦波VLF28需要1kVA。(4)不能測得準確的電纜泄漏電流,由于輸出電壓不斷變化,被試電纜始終處于充電、放電的進程中,不能達到極化平衡階段,因此測得的電流里是泄漏電流、充電電流、極化電流的總和。



? ? 余弦方波超低頻耐壓試驗設備是德國賽巴公司專利技術,(1)具有可測電纜容量大,最高可到達0.1Hz頻率下4.5μF;(2)由于輸出電壓波形有水平階段,絕緣介質有充分時間達到極化平衡,可測得最準確的電纜泄漏電流。(3)德國賽巴公司0.1Hz超低頻耐壓試驗設備在同級別設備中重量最輕。賽巴公司0.1Hz儀器有“能量循環”專利技術,一個周期的90%的能量可儲存到下一個周期繼續循環使用,因此需要的輸入功率非常小(如賽巴VLF28設備的輸入功率僅300VA)。


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