電力系統(tǒng)電力電纜故障原因分析及查找

唐煥志

【摘要】近年來(lái)隨著電力系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展電力電纜的使用范圍呈逐年遞增趨勢(shì)。電力電纜是電力系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的設(shè)備之一，因此電力電纜的安全穩(wěn)定運(yùn)行是與電力生產(chǎn)息息相關(guān)，一旦電力電纜發(fā)生故障，輕則會(huì)影響電力設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，重則威脅人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。所以作為電力生產(chǎn)單位及時(shí)對(duì)電力電纜的故障進(jìn)行排查處理是非常有必要的。

【關(guān)鍵詞】電力電纜 ?故障 ? 處理方法

一 引言

下面主要針對(duì)近年來(lái)發(fā)生在大連發(fā)電有限責(zé)任公司因電力電纜故障引發(fā)的事故進(jìn)行故障原因分析及查找方法。

二 電纜故障常見的原因分析：

大連發(fā)電公司使用的電力電纜主要采用交聯(lián)聚乙烯電力電纜。具體型號(hào)包括，高壓電纜型號(hào)：ZRC-YJV-6/6、低壓電纜型號(hào)：ZRC-YJV-0.6/1，電纜的敷設(shè)方式主要是采用架空的電纜橋架形式。近年來(lái)隨著機(jī)組運(yùn)行周期增加，因電纜故障原因造成機(jī)組障礙及非停事件時(shí)有發(fā)生。造成電纜損壞的原因有很多，主要與電纜具體使用環(huán)境有很大的關(guān)系。下面舉例說(shuō)明電纜損壞原因：

（一）電纜外絕緣損壞

火電機(jī)組電纜故障損壞的區(qū)域主要集中在燃料系統(tǒng)、鍋爐主廠房等區(qū)域。在2017年冬季大連發(fā)電公司由于2#鍋爐廠房控制電纜故障造成設(shè)備誤動(dòng)引發(fā)機(jī)組跳閘的事故。此次事故的原因是由于電纜表面煤粉自燃而損壞電纜絕緣層，導(dǎo)致電纜短路接地故障引起事故發(fā)生。

（二）電纜絕緣受潮

燃料系統(tǒng)由于皮帶運(yùn)行期間煤粉積攢較多，定期要對(duì)電纜橋架進(jìn)行清理粉末，還要對(duì)部分電纜橋架區(qū)域進(jìn)行水沖洗。由于電纜使用周期較長(zhǎng)并且部分電力電纜制造工藝十分粗糙，保護(hù)套有裂縫或者有小孔的存在，而且大連發(fā)電公司的電纜采用的是無(wú)鎧甲電纜因此保護(hù)套容易被外物弄破而穿孔，這時(shí)進(jìn)行水沖洗后部分電力電纜在絕緣受潮的情況下非常容易造成接地故障。

（三）電纜機(jī)械損傷

電力電纜機(jī)械損傷的故障也較為普遍。有些機(jī)械損傷表面看起來(lái)比較輕微，而且在剛剛受到損傷的時(shí)候，并不會(huì)造成故障，但是這種情況不會(huì)一直維持下去的，隨著時(shí)間的累積必然會(huì)造成電纜的損壞。

（四）電纜絕緣介質(zhì)老化變質(zhì)

室外敷設(shè)的電力電纜由于受到熱脹冷縮的原因，當(dāng)電纜溫度過(guò)高或過(guò)低時(shí)對(duì)電纜絕緣介質(zhì)容易造成損害。另外電力電纜發(fā)生短路和接地等故障，能夠引起沖擊性負(fù)荷，從而破壞了電力電纜的絕緣介質(zhì)。

三 電力電纜故障類型及查找方法

電力電纜故障的查找方法以及設(shè)備逐年的更新。由于電力電纜的故障類型不盡相同，對(duì)電力電纜進(jìn)行故障檢測(cè)方法也不相同。

（一）為便于電纜的故障測(cè)尋，可將電纜故障分為以下類型：

1.漏電故障

1）電纜的絕緣水平低，出現(xiàn)漏電現(xiàn)象。

2）芯線相間或?qū)Φ亟^緣電阻達(dá)不到要求。

3）芯線之間或?qū)Φ匦孤峨娏鬟^(guò)大。

2.斷線故障

電纜一相或幾相芯線斷開，或者一相導(dǎo)電芯線斷一部分。

3.接地故障

1）完全接地，即電纜某相芯線接地，如用搖表測(cè)量?jī)烧咧g絕緣電阻為零。

2）低電阻接地，即電纜一相或幾相芯線對(duì)地的絕緣電阻值低于 500千歐。

3）高電阻接地，即電纜一相或幾相芯線對(duì)地的絕緣電阻值在500千歐以上，甚至1兆歐以上。

4.短路故障

有完全短路、低電阻或高電阻短路;有兩相同時(shí)接地短路或兩相直接短路;有三相短路或接地。

5.閃絡(luò)性故障、混合性故障。

當(dāng)電纜的電壓達(dá)到某一定值時(shí)，芯線間或芯線對(duì)地發(fā)生閃絡(luò)性擊穿;當(dāng)電壓降低后，擊穿停止。在某些情況下，即使再次提高電壓時(shí)，擊穿亦不出現(xiàn)，經(jīng)過(guò)若干時(shí)間后又會(huì)發(fā)生。這種故障有自動(dòng)封閉故障點(diǎn)的特點(diǎn)。

（二）電力電纜故障的查找是由三個(gè)階段組成的，電纜故障初測(cè)、故障線路路徑查找、故障精確定點(diǎn)。

1.電纜故障初測(cè)

1）低壓脈沖法測(cè)試

低壓脈沖測(cè)試是應(yīng)用在有低阻故障的情況，例如：短路、開路等。低壓脈沖的測(cè)試方法是在電力電纜發(fā)生故障的相上施加低壓脈沖，并且脈沖會(huì)沿著電纜傳播到阻抗反常的位置，電波反射被追蹤儀接收后，追蹤儀上就能夠顯示變化，我們就可以根據(jù)測(cè)試的波形來(lái)判斷故障類型。如果是短路和終端端頭的開路的話，發(fā)射的脈沖就和反射的脈沖式一樣的，但是當(dāng)短路接地和低阻時(shí)，發(fā)射的脈沖就和反射的脈沖恰好相反。

2）脈沖電壓法

脈沖電壓法是應(yīng)用在高阻和閃絡(luò)故障時(shí)的，并且有90%以上的電力電纜故障都是高阻故障，高阻故障發(fā)生的主要原因是絕緣層抗電的強(qiáng)度減小，而故障點(diǎn)的阻值都很高，所以此處的電流就會(huì)比較小，但是，采用靈敏的儀表是不能夠得到故障的位置。脈沖電壓法的測(cè)量原理是：使用脈沖高壓信號(hào)或者是直流信號(hào)將電力電纜故障擊穿，之后，得到放點(diǎn)脈沖從故障點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)的一次往返時(shí)間，從而計(jì)算得到距離。

3）脈沖電流法

脈沖電流法最主要的優(yōu)點(diǎn)是安全、波形較簡(jiǎn)單并且接線簡(jiǎn)單，所以，這種方法的使用時(shí)比較普遍的。其方法是施加高壓將電力電纜故障點(diǎn)擊穿， 再使用相應(yīng)的記錄儀采集到故障被擊穿的瞬時(shí)產(chǎn)生的行波信號(hào)，最后，利用電流的行波信號(hào)在故障點(diǎn)與測(cè)量點(diǎn)往返時(shí)間計(jì)算出故障的距離。這種方法有兩種測(cè)量方式，沖閃法：能夠用于測(cè)量泄漏性高阻接地或短路故障，直閃法：能夠測(cè)量閃絡(luò)性及一切在直流電壓下能產(chǎn)生突然放電的故障。

2.故障線路路徑查找

電纜線路路徑的查找：在待測(cè)電纜上加入特定頻率的電流信號(hào)，通過(guò)接收該電流信號(hào)在電纜周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)信號(hào)來(lái)查找出電纜路徑和識(shí)別出被測(cè)電纜。

常用的方法：

1） 音谷法 ?2）音峰法 3）極大值法

3.故障精確定點(diǎn)方法

1）音頻感應(yīng)法

將音頻電流通過(guò)音頻信號(hào)發(fā)生器送到發(fā)生故障的線芯內(nèi)，這樣就會(huì)有音頻磁場(chǎng)產(chǎn)生，在磁場(chǎng)內(nèi)的感應(yīng)線圈就會(huì)對(duì)電勢(shì)產(chǎn)生感應(yīng)，進(jìn)而經(jīng)過(guò)放大器送入耳機(jī)，工作人員通過(guò)判斷耳機(jī)里聲音的特點(diǎn)，就能夠精確的查找到故障點(diǎn)。

2）聲測(cè)法

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球經(jīng)球間隙向電纜故障地點(diǎn)放電，產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)聲波，從而用定點(diǎn)儀確定故障點(diǎn)位置。

3）音頻信號(hào)法

主要用于查找金屬性短路故障，在發(fā)生金屬性短路的兩者之間加入音頻電流信號(hào)后，音頻信號(hào)接收器在故障點(diǎn)正上方接受到的信號(hào)會(huì)突然增強(qiáng)，過(guò)了故障點(diǎn)后音頻信號(hào)會(huì)明顯減弱或者消失，用這種方法可以找到故障點(diǎn)。

結(jié)語(yǔ)：

電力電纜故障的原因有很多，除了有其自身的質(zhì)量影響還會(huì)受到運(yùn)行的環(huán)境和自然條件的影響。為了確保電力電纜的正常運(yùn)行，還需要現(xiàn)場(chǎng)的檢修維護(hù)人員加強(qiáng)維護(hù)、提高技術(shù)，這樣就能使電力系統(tǒng)中電力電纜經(jīng)濟(jì)而且安全的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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