電力電纜故障導測分析
作者：佚名
2010-09-03 14:51
來源：不詳
摘要]
近年來,我國電網建設持續快速發展,地下電力電纜輸配電線路逐步取代架空線路為整潔明快的市容市貌提供了先決條件。城市電網電纜化程度將是衡量城市電網技術經濟水平的重要標誌。但是,由於電力電纜在製造、敷設施工、運行維護過程中,不可避免地套出現產品質量、過負荷運行以及外力破壞等問題,它們是導致電纜線路中電纜本體發生運行故障的直接原因。文章結合實際情況, 03manbetx 電力電纜故障的原因,提出縮短電力電纜故障修複時間、提高供電可靠性、減少停電損失的 措施,在實際應用中收到良好效果。
[關鍵詞]電力電纜;試驗;故障;導測 03manbetx
[作者簡介]梁書銘,廣東電網公司茂名高州供電局助理 工程師,研究方向:變電一次設備試驗,廣東高州,525200
[中圖分類號]TM247 [文獻標識碼]A [文章編號]1007-7723(2009)01-0124-0002
高州市農村鄉鎮麵積約3200平方公裏,用電戶數130萬,目前高州市市區電網基本都實現了電纜化。由於城市建設速度的加快,電力電纜受到外力破壞的機會大大增加。電力電纜遭到破壞不僅會給供電企業帶來較大的經濟損失,而且嚴重影響供電可靠性,給廣大人民群眾的生活生產帶來極大的不便。因此,為了在電力電纜出現故障的時候盡量縮短電力電纜故障修複時間,提高供電可靠性,減少停電損失,有必要對電力電纜進行故障導測 03manbetx 。
一、電纜故障產生的原因
(一)主要故障原因
1 機械損傷(外力破壞):占58%,當時不一定損壞。
2 附件製造質量的原因:占27%,接頭的製作。
3 敷設施工質量的原因:占12%。
4 電纜本體的原因:占3%,電纜的製作工藝與絕緣老化。
(二)故障分類
1 按故障電阻與芯線情況分為開路故障、短路(低阻)故障、高阻(泄漏性)故障、(高阻)閃絡性故障。
2 按表麵現象分為開放性故障和封閉性故障。
3 按接地現象分為單相接地故障、相間故障和多相接地混合性故障。
4 按故障位置分為接頭故障和電纜本體故障。
二、故障探測的基本步驟
第一,故障性質診斷,即了解故障性質、故障原因、敷設環境、運行情況等,選擇合適的故障探測方法。
第二,故障測距,在電纜一端用儀器測定故障點的距離。
第三,故障定點,按照測距結果,在一定範圍內精確測定故障點具體位置。
三、電力電纜故障測距方法
電力電纜故障測距方法分為電橋法和脈衝法,其中電橋法又可分為傳統直流電橋、壓降比較法和直流電阻法;脈衝法分為低壓脈衝法、脈衝電壓法、脈衝電流法和二次脈衝法。以上各種方法的適用範圍如表1所示。
(一)低壓脈衝法
適用範圍:低阻短路故障(絕緣故障電阻小於幾百歐的故障)、開路故障。據統計,這類故障約占電纜故障的10%。低壓脈衝法還可用於測量電纜的長度、電磁波在電纜中的傳播速度,也可用於區分電纜的中間頭、T型接頭與終端頭等。關於波速度,低壓脈衝測試原理的測試公式L=Vo△t/2中的V就是電磁波在電纜中傳播的速度,我們簡稱為波速度。理論 03manbetx 表明,波速度與電纜的絕緣介質有關,與電纜芯線的線徑及芯線的材料無關,隻要電纜的絕緣介質一樣,波速度就一樣。現在大部分電纜都是膠聯聚乙烯或油浸紙電纜,它們的參考數據是:膠聯聚乙烯電纜的波速是170~172m/us、油浸紙電纜的波速為160 m/us。
低壓脈衝反射波形比較法,在實際測量時,電纜結構可能比較複雜,存在著接頭點、分支點或低阻故障點等;特別是低阻故障點的電阻相對較大時反射波形相對比較平滑,其大小可能還不如接頭反射,更使得脈衝反射波形不太容易理解,波形起始點不好標定。對於這種情況我們可以用低壓脈衝比較測量法測試。
(二)脈衝電流法
將電纜故障點用高電壓擊穿,用儀器采集並記錄下故障點擊穿產生的電流行波信號,通過分析判斷電流行波信號在測量端與故障點往返一趟的時間來計算故障距離。脈衝電流法采用線性電流耦合器采集電纜中的電流行波信號。
1 脈衝電流——直流閃絡測試法。適用於閃絡型故障的測試。給故障電纜施加直流高電壓信號,使故障點擊穿,根據故障點放電脈衝在測量端及故障點往返一趟的時間計算故障距離。
2 脈衝電流——衝擊閃絡測試法。高阻故障如果使用直閃法測試,電壓會大量泄到發生器的內阻上,容易損害高壓發生器;同時加到電纜上的電壓很小,不利於故障點的擊穿。對於高阻故障,需要使用衝閃法,在給脈衝電容充電後再加到故障上去,脈衝高電壓使故障點擊穿放電。“脈衝電流衝閃法”測量原理,由“高壓脈衝產生器”產生一高壓脈衝加到被測電纜的故障相,故障點在高壓的作用下發生瞬間閃絡放電,電火花使得故障點變為短路故障,並維持幾us-幾百ms時間,在故障點和測量端間同時自動產生來回反射波形。通過測量相鄰兩次來回反射波形的時間T,並通過公式S=VT/2計算出故障點到測量端的距離。
(三)二次脈衝法
二次脈衝測距方法在高壓信號發生器和二次脈衝信號耦合器的配合下,可用來測量電力電纜的高阻和閃絡性故障的距離,波形更簡單,容易識別。二次脈衝測距方法結合低壓脈衝法的波形簡單與脈衝電流法可以測量高阻故障的優點,用高壓脈衝擊穿故障,並用穩弧器延長故障電弧,持續時間故障電弧持續時間內,向故障點發射低壓脈衝,獲得脈衝反射波形,稱為電弧脈衝反射波形。將電弧脈衝反射波形與電纜不帶電(故障點不擊穿波形比較),波形上開始有明顯差異的點即故障點。
二次脈衝測距方法的二次脈衝反射波形簡單,易於識別故障點。但設備接線複雜,體積大且故障擊穿機會較脈衝電流法減少。
四、電纜故障定點方法
(一)音頻信號感應法
應用查找路徑的“音頻電流感應法”,對不能產生放電聲音的金屬性短路故障進行精確定位。精度低,易受幹擾。
(二)聲測法
通過測量故障點的放電聲音,對能發出放電的故障進行精確定位。精度低,易受幹擾。
(三)聲磁同步接收法
通過測量故障點放電產生的聲音信號和脈衝磁場信號傳到傳感器的時間差,對能發出放電的故障進行精確定位。精度高,不易受幹擾。
(四)跨步電壓法
應用“電位差原理”對直埋電纜的開放性故障和超高壓電纜護套故障進行精確定位。
五、高壓電纜主絕緣故障的特點與測試方法選擇
(一)高壓電纜的基本情況與主絕緣故障的特點
1 這裏的高壓電纜指的是6kV及其以上等級的電纜,主要有6kV、10kV、35kV、66kV、110kV、220kV、500kV等各個等級。它一般有三芯統包型和單芯分包型兩種組成形式。其中,單芯電纜又分有金屬護層和沒有金屬護層兩個類型。66kV及以上等級的單芯電纜一般都有金屬護層,6kV、10kV、35kV等級的單芯電纜一般沒有金屬護層,而6kV等級的三芯統包電纜一般也沒有金屬護層。
2 高壓電纜的絕緣層相對較厚,產生的主絕緣故障90%以上都是高阻故障或閃絡性故障。其中,在運行中發生的故障一般是開放性的高阻故障,而在試驗時發生的故障有一部分是封閉性的閃絡性故障。
3 高壓電纜的敷設工藝要求比較高,特別是無護層的單芯電纜,一般要求穿PVC管敷設。雖然高壓電纜大都有金屬護層,沒有金屬護層的要求穿PVC管敷設,高壓電纜不會像低壓電纜那樣易受到外力破壞,但因受外力破壞而發生的故障,在所有高壓電纜的故障中占的比例還是非常大的。
4 無論多高電壓等級的電纜,其發生主絕緣故障後,用30kV的高壓信號發生器一般都能使故障點擊穿。對於不能擊穿的閃絡性故障,多做幾次試驗後,就能擊穿了。
(二)測試方法選擇
1 故障測距。由於高壓電纜發生的主絕緣故障一般是高阻及閃絡性故障,所以故障測距一般選擇脈衝電流法或二次脈衝法。
對於無金屬護層的單芯電纜,如果電纜某處的表皮受到破壞,使電纜內進入了大麵積潮氣,天長日久,電纜的銅屏蔽就會因被氧化而生鏽。用高壓信號發生器向這種故障電纜中施加脈衝電壓時,銅皮的壓接處可能會發生火花放電,其放電產生的脈衝信號和真正故障點放電產生的脈衝信號疊加後,會使放電信號波形變得複雜而無法識別和分析。對於這種電纜故障的測試,脈衝電流法與二次脈衝法不再適用,需要用電橋法進行測距。
2 故障定點。由於高壓電纜發生的主絕緣故障一般是高阻及閃絡性故障,向電纜中施加脈衝高壓使故障點放電時,故障點處一般會產生放電聲音。所以,故障定點選擇聲磁同步法最為合適。
對於穿管敷設的電纜,由於放電聲音被封到管內,在地麵上有可能收不到放電產生的聲音信號,這時需用其他可行的方法尋找故障點。
對於故障點處穿鐵管的電纜,因脈衝磁場信號被鐵管屏蔽,也無法用聲磁同步法進行定點;由於單芯電纜的芯線與金屬護層同軸,在單芯電纜發生了封閉性故障,和雖然發生了開放性故障但其故障點在比較幹燥的PVC管內時,通過兩者的脈衝電流信號的大小基本相同,方向相反,產生的磁場相互抵消,在地麵上也接收不到脈衝磁場信號,同樣無法用聲磁同步法定點。這時,可以選擇聲測法或其他可行的方法。
關鍵詞：電力電纜故障
近年來,我國電網建設持續快速發展,地下電力電纜輸配電線路逐步取代架空線路為整潔明快的市容市貌提供了先決條件。城市電網電纜化程度將是衡量城市電網技術經濟水平的重要標誌。但是,由於電力電纜在製造、敷設施工、運行維護過程中,不可避免地套出現產品質量、過負荷運行以及外力破壞等問題,它們是導致電纜線路中電纜本體發生運行故障的直接原因。文章結合實際情況, 03manbetx 電力電纜故障的原因,提出縮短電力電纜故障修複時間、提高供電可靠性、減少停電損失的 措施,在實際應用中收到良好效果。
[關鍵詞]電力電纜;試驗;故障;導測 03manbetx
[作者簡介]梁書銘,廣東電網公司茂名高州供電局助理 工程師,研究方向:變電一次設備試驗,廣東高州,525200
[中圖分類號]TM247 [文獻標識碼]A [文章編號]1007-7723(2009)01-0124-0002
高州市農村鄉鎮麵積約3200平方公裏,用電戶數130萬,目前高州市市區電網基本都實現了電纜化。由於城市建設速度的加快,電力電纜受到外力破壞的機會大大增加。電力電纜遭到破壞不僅會給供電企業帶來較大的經濟損失,而且嚴重影響供電可靠性,給廣大人民群眾的生活生產帶來極大的不便。因此,為了在電力電纜出現故障的時候盡量縮短電力電纜故障修複時間,提高供電可靠性,減少停電損失,有必要對電力電纜進行故障導測 03manbetx 。
一、電纜故障產生的原因
(一)主要故障原因
1 機械損傷(外力破壞):占58%,當時不一定損壞。
2 附件製造質量的原因:占27%,接頭的製作。
3 敷設施工質量的原因:占12%。
4 電纜本體的原因:占3%,電纜的製作工藝與絕緣老化。
(二)故障分類
1 按故障電阻與芯線情況分為開路故障、短路(低阻)故障、高阻(泄漏性)故障、(高阻)閃絡性故障。
2 按表麵現象分為開放性故障和封閉性故障。
3 按接地現象分為單相接地故障、相間故障和多相接地混合性故障。
4 按故障位置分為接頭故障和電纜本體故障。
二、故障探測的基本步驟
第一,故障性質診斷,即了解故障性質、故障原因、敷設環境、運行情況等,選擇合適的故障探測方法。
第二,故障測距,在電纜一端用儀器測定故障點的距離。
第三,故障定點,按照測距結果,在一定範圍內精確測定故障點具體位置。
三、電力電纜故障測距方法
電力電纜故障測距方法分為電橋法和脈衝法,其中電橋法又可分為傳統直流電橋、壓降比較法和直流電阻法;脈衝法分為低壓脈衝法、脈衝電壓法、脈衝電流法和二次脈衝法。以上各種方法的適用範圍如表1所示。
(一)低壓脈衝法
適用範圍:低阻短路故障(絕緣故障電阻小於幾百歐的故障)、開路故障。據統計,這類故障約占電纜故障的10%。低壓脈衝法還可用於測量電纜的長度、電磁波在電纜中的傳播速度,也可用於區分電纜的中間頭、T型接頭與終端頭等。關於波速度,低壓脈衝測試原理的測試公式L=Vo△t/2中的V就是電磁波在電纜中傳播的速度,我們簡稱為波速度。理論 03manbetx 表明,波速度與電纜的絕緣介質有關,與電纜芯線的線徑及芯線的材料無關,隻要電纜的絕緣介質一樣,波速度就一樣。現在大部分電纜都是膠聯聚乙烯或油浸紙電纜,它們的參考數據是:膠聯聚乙烯電纜的波速是170~172m/us、油浸紙電纜的波速為160 m/us。
低壓脈衝反射波形比較法,在實際測量時,電纜結構可能比較複雜,存在著接頭點、分支點或低阻故障點等;特別是低阻故障點的電阻相對較大時反射波形相對比較平滑,其大小可能還不如接頭反射,更使得脈衝反射波形不太容易理解,波形起始點不好標定。對於這種情況我們可以用低壓脈衝比較測量法測試。
(二)脈衝電流法
將電纜故障點用高電壓擊穿,用儀器采集並記錄下故障點擊穿產生的電流行波信號,通過分析判斷電流行波信號在測量端與故障點往返一趟的時間來計算故障距離。脈衝電流法采用線性電流耦合器采集電纜中的電流行波信號。
1 脈衝電流——直流閃絡測試法。適用於閃絡型故障的測試。給故障電纜施加直流高電壓信號,使故障點擊穿,根據故障點放電脈衝在測量端及故障點往返一趟的時間計算故障距離。
2 脈衝電流——衝擊閃絡測試法。高阻故障如果使用直閃法測試,電壓會大量泄到發生器的內阻上,容易損害高壓發生器;同時加到電纜上的電壓很小,不利於故障點的擊穿。對於高阻故障,需要使用衝閃法,在給脈衝電容充電後再加到故障上去,脈衝高電壓使故障點擊穿放電。“脈衝電流衝閃法”測量原理,由“高壓脈衝產生器”產生一高壓脈衝加到被測電纜的故障相,故障點在高壓的作用下發生瞬間閃絡放電,電火花使得故障點變為短路故障,並維持幾us-幾百ms時間,在故障點和測量端間同時自動產生來回反射波形。通過測量相鄰兩次來回反射波形的時間T,並通過公式S=VT/2計算出故障點到測量端的距離。
(三)二次脈衝法
二次脈衝測距方法在高壓信號發生器和二次脈衝信號耦合器的配合下,可用來測量電力電纜的高阻和閃絡性故障的距離,波形更簡單,容易識別。二次脈衝測距方法結合低壓脈衝法的波形簡單與脈衝電流法可以測量高阻故障的優點,用高壓脈衝擊穿故障,並用穩弧器延長故障電弧,持續時間故障電弧持續時間內,向故障點發射低壓脈衝,獲得脈衝反射波形,稱為電弧脈衝反射波形。將電弧脈衝反射波形與電纜不帶電(故障點不擊穿波形比較),波形上開始有明顯差異的點即故障點。
二次脈衝測距方法的二次脈衝反射波形簡單,易於識別故障點。但設備接線複雜,體積大且故障擊穿機會較脈衝電流法減少。
四、電纜故障定點方法
(一)音頻信號感應法
應用查找路徑的“音頻電流感應法”,對不能產生放電聲音的金屬性短路故障進行精確定位。精度低,易受幹擾。
(二)聲測法
通過測量故障點的放電聲音,對能發出放電的故障進行精確定位。精度低,易受幹擾。
(三)聲磁同步接收法
通過測量故障點放電產生的聲音信號和脈衝磁場信號傳到傳感器的時間差,對能發出放電的故障進行精確定位。精度高,不易受幹擾。
(四)跨步電壓法
應用“電位差原理”對直埋電纜的開放性故障和超高壓電纜護套故障進行精確定位。
五、高壓電纜主絕緣故障的特點與測試方法選擇
(一)高壓電纜的基本情況與主絕緣故障的特點
1 這裏的高壓電纜指的是6kV及其以上等級的電纜,主要有6kV、10kV、35kV、66kV、110kV、220kV、500kV等各個等級。它一般有三芯統包型和單芯分包型兩種組成形式。其中,單芯電纜又分有金屬護層和沒有金屬護層兩個類型。66kV及以上等級的單芯電纜一般都有金屬護層,6kV、10kV、35kV等級的單芯電纜一般沒有金屬護層,而6kV等級的三芯統包電纜一般也沒有金屬護層。
2 高壓電纜的絕緣層相對較厚,產生的主絕緣故障90%以上都是高阻故障或閃絡性故障。其中,在運行中發生的故障一般是開放性的高阻故障,而在試驗時發生的故障有一部分是封閉性的閃絡性故障。
3 高壓電纜的敷設工藝要求比較高,特別是無護層的單芯電纜,一般要求穿PVC管敷設。雖然高壓電纜大都有金屬護層,沒有金屬護層的要求穿PVC管敷設,高壓電纜不會像低壓電纜那樣易受到外力破壞,但因受外力破壞而發生的故障,在所有高壓電纜的故障中占的比例還是非常大的。
4 無論多高電壓等級的電纜,其發生主絕緣故障後,用30kV的高壓信號發生器一般都能使故障點擊穿。對於不能擊穿的閃絡性故障,多做幾次試驗後,就能擊穿了。
(二)測試方法選擇
1 故障測距。由於高壓電纜發生的主絕緣故障一般是高阻及閃絡性故障,所以故障測距一般選擇脈衝電流法或二次脈衝法。
對於無金屬護層的單芯電纜,如果電纜某處的表皮受到破壞,使電纜內進入了大麵積潮氣,天長日久,電纜的銅屏蔽就會因被氧化而生鏽。用高壓信號發生器向這種故障電纜中施加脈衝電壓時,銅皮的壓接處可能會發生火花放電,其放電產生的脈衝信號和真正故障點放電產生的脈衝信號疊加後,會使放電信號波形變得複雜而無法識別和分析。對於這種電纜故障的測試,脈衝電流法與二次脈衝法不再適用,需要用電橋法進行測距。
2 故障定點。由於高壓電纜發生的主絕緣故障一般是高阻及閃絡性故障,向電纜中施加脈衝高壓使故障點放電時,故障點處一般會產生放電聲音。所以,故障定點選擇聲磁同步法最為合適。
對於穿管敷設的電纜,由於放電聲音被封到管內,在地麵上有可能收不到放電產生的聲音信號,這時需用其他可行的方法尋找故障點。
對於故障點處穿鐵管的電纜,因脈衝磁場信號被鐵管屏蔽,也無法用聲磁同步法進行定點;由於單芯電纜的芯線與金屬護層同軸,在單芯電纜發生了封閉性故障,和雖然發生了開放性故障但其故障點在比較幹燥的PVC管內時,通過兩者的脈衝電流信號的大小基本相同,方向相反,產生的磁場相互抵消,在地麵上也接收不到脈衝磁場信號,同樣無法用聲磁同步法定點。這時,可以選擇聲測法或其他可行的方法。
關鍵詞：電力電纜故障
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