10kV電力電纜常見故障診斷

洪亞等

摘要：隨著社會發(fā)展與城市建設(shè)，城市配網(wǎng)線路越來越復(fù)雜、密集，高壓架空線路已無法滿足線路走向、高度上的要求。因此，電力電纜逐漸擔(dān)負起輸送電力的工作，取代高壓架空線路，迅速融入城市中。

關(guān)鍵詞：電力電纜；故障診斷；故障尋測

中圖分類號：TM773 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）24-0126-03

目前聊城市城區(qū)10kV配電線路常用的電纜為交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電纜。它是由線芯、絕緣層、屏蔽層、鎧裝層、內(nèi)護套、外護套、包帶組成。隨著聊城經(jīng)濟的快速發(fā)展，投運的電力電纜線路逐年增多，隨之而來的電纜故障也在增加，威脅配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。對電力電纜故障原因進行分析，并采取相應(yīng)的預(yù)控措施已成為一個極需解決的重要課題。

一、電力電纜常見故障

在查找電纜故障時，首先要進行電纜故障性質(zhì)的診斷，確定故障的類型及故障電阻阻值，以便與測試人員選擇適當(dāng)?shù)墓收蠝y距與定點方法。

電纜故障種類很多，為便于電纜的故障尋測，可以分為以下五種類型：

（1）接地故障：電纜一芯主絕緣對地擊穿故障。

（2）短路故障：電纜兩芯或三芯短路。

（3）斷線故障：電纜一芯或數(shù)芯被故障電流燒斷或受機械外力拉斷，造成導(dǎo)體完全斷開。

（4）閃絡(luò)性故障：這類故障一般發(fā)生于電纜耐壓試驗擊穿中，并多出現(xiàn)在電纜中間接頭或終端頭內(nèi)。試驗時絕緣被擊穿，形成間隙性放電通道。當(dāng)試驗電壓達到某一定值時，發(fā)生擊穿放點；而當(dāng)擊穿后放電電壓降至某一值時，絕緣又恢復(fù)而不發(fā)生擊穿，這種故障稱為開放性閃絡(luò)故障。有時在特殊條件下，絕緣擊穿后又恢復(fù)正常，即使提高試驗電壓也不再擊穿，這種故障稱為封閉性閃絡(luò)故障。以上兩種現(xiàn)象均屬于閃絡(luò)性故障。

（5）混合性故障：同時具有上述接地、短路、斷線中兩種以上性質(zhì)的故障稱為混合性故障。

二、故障原因分析

1.過熱過負荷和接頭發(fā)熱導(dǎo)致絕緣損壞

長期滿負荷或經(jīng)常超負荷運行的電纜會出現(xiàn)絕緣老化和明顯的鉛包鼓脹、裂紋與漏油等缺陷，以致發(fā)展為鼓脹。但由于接頭的導(dǎo)體連接工藝或材料不合格造成連接點接觸不良，散熱條件差，即使輸送容量未達到額定數(shù)值，仍會發(fā)熱以致發(fā)生故障。

2.密封不良導(dǎo)致電纜附件絕緣損壞

電纜終端頭和接頭盒密封性能差，引起受潮，因為戶外終端常年經(jīng)受大氣、溫度和干、濕等氣候條件的影響，對密封性非常敏感。一旦水分進入電纜頭，逐漸使絕緣受潮，導(dǎo)致絕緣擊穿，甚至爆炸。

3.腐蝕引起受潮導(dǎo)致電纜絕緣損壞

被腐蝕的電纜鉛包通常會有淡黃色或粉紅色粒狀腐蝕物，有腐蝕物的地方就是鉛包穿孔和受潮的通道。在腐蝕孔處，水分侵入鉛包內(nèi)使電纜受潮，絕緣油分解、結(jié)晶，使絕緣性能下降。在電壓、溫度和電場作用下，形成相間或?qū)Φ負舸┈F(xiàn)象。

4.機械損傷電纜絕緣

造成電纜的機械損傷主要有以下幾種原因：

（1）安裝時損傷：在安裝時不小心碰傷電纜，機械牽引力過大而拉傷電纜，或電纜過度彎曲，超出其彎曲半徑而造成電纜蠕動損傷電纜。

（2）直接受外力損壞：在安裝后電纜路徑上或電纜附近進行城建施工，使電纜受到直接的外力損傷。

（3）行駛車輛的震動或沖擊性負荷會造成地下電纜的鉛（鋁）包裂損。

（4）因自然現(xiàn)象造成的損傷：如中間接頭或終端頭內(nèi)絕緣膠膨脹而脹裂外殼或電纜護套，因電纜自然行程使裝在管口或支架上的電纜外皮擦傷、土地沉降引起過大拉力，拉斷中間接頭或?qū)w。

5.絕緣老化

常見的老化機理如下：

（1）局部放電。在電壓的作用下，絕緣結(jié)構(gòu)內(nèi)部的邊緣發(fā)生非貫穿性放電現(xiàn)象。局部放電能夠存在于電樹枝、孔隙、裂紋、雜質(zhì)界面上。這種放電以僅造成導(dǎo)體間的絕緣局部短接而不形成導(dǎo)電通道為限。每一次局部放電對絕緣介質(zhì)都會有一些影響，當(dāng)局部放電超過一定程度時應(yīng)將設(shè)備退出運行，進行檢修或更換。

（2）電樹老化。電樹枝是一種出現(xiàn)在電纜中的電裂紋現(xiàn)象，它是在聚合物的局部區(qū)域內(nèi)，由于雜質(zhì)、氣泡等缺陷造成局部電場集中所導(dǎo)致的局部擊穿，并形成樹枝狀放電破壞通道。

（3）化學(xué)樹老化?；S的電纜，特別是敷設(shè)在含有硫化物、堿、有機酸等廢液及地下水中的電纜，或者直埋在含有硫化物環(huán)境中的電纜，當(dāng)硫化物通過電纜的護套與絕緣層侵入，與導(dǎo)體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成結(jié)晶物質(zhì)析出，形成化學(xué)樹枝化，甚至破壞絕緣造成事故。

（4）熱老化。熱老化是負荷電流變化及短路電流引起的熱伸縮、材料氧化、熱分解等化學(xué)變化以及硬度變化、龜裂等物理變化引起的老化和絕緣材料性能降低。

6.過電壓導(dǎo)致絕緣擊穿

過電壓分外部過電壓和內(nèi)部過電壓兩大類。外部過電壓，又稱雷電過電壓、大氣過電壓。由大氣中的雷云對地面放電而引起，會破壞電纜絕緣，引起短路接地故障。內(nèi)部過電壓是電力系統(tǒng)內(nèi)部運行方式發(fā)生改變而引起的過電壓。這類故障由于纜芯之間或纜芯對外皮間的絕緣破壞而形成短路、接地、閃絡(luò)擊穿等現(xiàn)象。

三、電纜故障診斷

電纜發(fā)生故障后，除電纜終端頭爆炸、外力破壞等故障可以直接觀察到故障點外，一般無法通過巡視發(fā)現(xiàn)，必須使用電纜故障測試設(shè)備進行測量，從而確定電纜故障的位置，由于電纜故障類型很多，巡測方法也隨故障性質(zhì)的不同而異。因此在故障尋測工作開始前，須準(zhǔn)確確定電纜故障性質(zhì)。

按照故障性質(zhì)，可將運行中的電纜故障分為接地故障、短路故障、斷線故障、閃絡(luò)故障及混合型故障。

運行中的電纜故障性質(zhì)比較復(fù)雜，除發(fā)生接地或短路故障外，還有斷線故障。因此在尋測前，還應(yīng)進行電纜導(dǎo)體連續(xù)性的檢查，以確定是否發(fā)生斷線。確定電纜故障的性質(zhì)，一般用搖表和萬用表進行測量并做好記錄。

（1）首先在任意一端用搖表測量A-地、B-地、C-地的絕緣電阻值，測量時另外兩相不接地，以判斷是否為接地故障。

（2）測量各相間A-B、B-C、C-A的絕緣電阻，判斷有無相見短路故障。

（3）如果用搖表測得電阻為零時，則應(yīng)用萬用表測出各相對地的絕緣電阻和各相間的絕緣電阻值，以區(qū)分低阻、高阻故障。

（4）如用搖表測得電阻很高，無法確定故障相時應(yīng)對電纜進行耐壓試驗，判斷電纜是否存在故障。

（5）因電纜故障有發(fā)生斷線的可能，所以還應(yīng)進行導(dǎo)體連續(xù)性是否完好的檢查。其檢查方法是在一端將A、B、C三相短接（不接地），在另一端用萬用表的低阻檔測量各相間電阻值是否為零，檢查是否完全通路。

2.電纜故障精確定點

目前常用的方法有沖擊放電聲測法（聲測法）、聲磁信號同步接收定點法、跨步電壓法及主要用于低阻故障定點的音頻感應(yīng)法。我單位常用方法為聲測法，本文僅對此進行介紹。

聲測法是利用直流高壓試驗設(shè)備向電容器充電、儲能。當(dāng)電壓到達某一值，球間隙擊穿，高壓試驗設(shè)備和電容器上的能量經(jīng)球間隙向電纜故障點放電，產(chǎn)生機械振動聲波，配合拾音器（或“聽棒”）沿初測確定的范圍加以辨認(rèn)。

聲測試驗的接線圖，按故障類型不同有所差別，如圖6所示。

五、結(jié)論

10kV電纜是電力電纜中較為常見的電纜類型，目前由于城市建設(shè)需求，10kV配電網(wǎng)絡(luò)電纜化程度不斷提升，保障其穩(wěn)定運行是直接關(guān)系客戶用電需求的重要工作內(nèi)容。對此，應(yīng)對10kV電纜中容易出現(xiàn)的故障類型及原因有充分的了解，并制定好有序的故障處理步驟，以便在故障發(fā)生后及時、準(zhǔn)確地找到故障位置，并開展電力搶修工作，從而保障電力系統(tǒng)的安全運行。

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（責(zé)任編輯：王祝萍）