电力电缆故障种类及故障判断与查找

电力电缆故障种类及故障判断与查找
随着电力、能源行业的发展，各种电缆越来越多地运用到生活的各个域，而且般都埋入地下或入电缆沟敷设，当电缆发生故障后，如何快速准确的查找故障点，尽快恢复供电，是长期困扰我们的难题。
三峡十年在这十年因参战各大型水电程业电力建设施（青海李家峡电站、湖北三峡水电程、广西梧州水利枢纽、云南小湾水电站建设等）多年的实际作经验中，发现压电缆和低压电缆的故障各有许多不同之处，压电缆故障多以运行故障为主，且大多数是阻故障，而阻故障又分泄露和闪络两大类型；而低压电缆故障只有开路、短路和断路三种情况（当然，压电缆也包括这三种情况）。
 
无论是压电缆或低压电缆，在施安装、运行过程中经常因短路、过负荷运行、缘老化或外力作用等原因成故障。电缆故障可概括为接地、短路、断线三类，其故障类型主要有以下几方面：
①三芯电缆芯或两芯接地。
②二相芯线间短路。
③三相芯线短路。
④相芯线断线或多相断线。
对于直接短路或断线故障用用表可直接测量判断，对于非直接短路和接地故障，用兆欧表摇测芯线间缘电阻或芯线对地缘电阻，根据其阻值可判定故障类型。
故障类型确定后，查找故障点并不是件容易的事情，下面根据本人对电力电缆多年摸索的经验，介绍几种查找故障点的方法，以供参考。
2       电缆故障点的查找方法
(1)       测声法：
所谓测声法就是根据故障电缆放电的声音行查找，该方法对于压电缆芯线对缘层闪络放电较为有效。此方法所用设备为直耐压试验机。电路接线如图1所示，其中SYB为压试验变压器，C为压电容器，ZL为压整硅堆，R为限电阻，Q为放电间隙，L为电缆芯线。
 
当电容器C充电到定电压值时，间隙对电缆故障芯线放电，在故障处电缆芯线对缘层放电产生“滋、滋”的火花放电声，对于明敷设电缆凭听觉可直接查找，若为地埋电缆，则要确定并标明电缆走向，再在杂噪声音zui小的时候，借助耳聋助听器或用听诊器等音频放大设备行查找。查找时，将拾音器贴近地面，沿电缆走向慢慢移动，当听到“滋、滋 ”放电声zui大时，该处即为故障点。使用该方法定要注意安，在试验设备端和电缆末端应设人监视。

(2)       电桥法：
电桥法就是用双臂电桥测出电缆芯线的直电阻值，再准确测量电缆实际长度，按照电缆长度与电阻的正比例关系，计算出故障点。该方法对于电缆芯线间直接短路或短路点接触电阻小于1Ω的故障，判断误差般不大于3m，对于故障点接触电阻大于1Ω的故障，可采用加电压烧穿的方法使电阻降至1Ω以下，再按此方法测量。
 
 测出芯线a与b之间的电阻R1，则R1=2Rx+R，其中Rx为a相或b相至故障点的相电阻值，R为短接点的接触电阻。再就电缆的另端测出a′与b′芯线间的直电阻值R2，则R2=2R(L-X)+R,式中R(L-X)为a′相或b′相芯线至故障点的相电阻值，测R1与R2后，再按图3所示电路将b′与c′短接，测出b、c两相芯线间的直电阻值，则该阻值的1/2为每相芯线的电阻值，用RL表示，RL=Rx+R(L-X)，由此可得出故障点的接触电阻值：R=R1+R2-2RL，因此，故障点两侧芯线的电阻值可用下式表示：Rx=(R1-R)/2，R(L-X)=(R2-R)/2。Rx、R(L-X)、RL三个数值确定后，按比例公式即可求出故障点距电缆端头的距离X或(L-X)：X=(RX/RL)L，(L-X)=(R(L-X)/RL)L，式中L为电缆的总长度。
采用电桥法时应保证测量度，电桥连接线要尽量短，线径要足够大，与电缆芯线连接要采用压接或焊接，计算过程中小数位数要保留。
(3)       电容电测定法：
电缆在运行中，芯线之间、芯线对地都存在电容，该电容是均匀分布的，电容量与电缆长度呈线性比例关系，电容电测定法就是根据这原理行测定的，对于电缆芯线断线故障的测定非常准确。测量电路如图4所示，使用设备为1～2kVA单相调压器台，0～30V、0.5交电压表只，0～100mA、0.5交毫安表只。
 
测量步骤：

①在电缆端分别测出每相芯线的电容电(应保持施加电压相等)Ia、Ib、Ic的数值。
②在电缆的末端再测量每相芯线的电容电Ia′、Ib′、Ic′的数值，以核对好芯线与断线芯线的电容之比，初步可判断出断线距离近似点。
③根据电容量计算公式C=1/2πfU可知，在电压U、频率f不变时C与I成正比。因为频电压的f(频率)不变，测量时只要保证施加电压不变，电容电之比即为电容量之比。设电缆长为L，芯线断线点距离为X，则Ia/ Ic=L/X，X=( Ic/ Ia)L。
测量过程中，只要保证电压不变，电表读数准确，电缆总长度测量，其测定误差小。
(4)       零电位法：
零电位法也就是电位法，它适应于长度较短的电缆芯线对地故障，应用此方法测量简便，不需要仪器和复杂计算，其接线如图5所示，测量原理如下：将电缆故障芯线与等长的导线并联，在两端加电压E时，相当于在两个并联的均匀电阻丝两端接了电源，此时，条电阻丝上的何点和另条电阻丝上的对应点之间的电位差然为零。反之，电位差为零的两点然是对应点。因为微伏表的负接地，与电缆故障点等电位，所以，当微伏表的正在导线上移动至示值为零时的点与故障点等电位，即故障点的对应点。
 
 为单相闸刀开关，E为6V蓄电池或4节1号干电池，G为直微伏表，测量步骤如下：
①在b和c相芯线上接上电池E，再在地面上敷设根与故障电缆长度相等的导线S，该导线要用裸铜线或裸铝线，其截面应相等，不能有中间接头。
②将微伏表的负接地，正接根较长的软导线，导线另端要求在敷设的导线上滑动时能充分接触。
③合上闸刀开关K，将软导线的端头在导线上滑动，当微伏表示为零时的位置即为电缆故障点的位置。
其他几种电力电缆故障判断及查找方法：
1 故障的类型
电力电缆由于机械损伤、缘老化、施质量低、过电压、缘油失等都会发生故障。根据故障性质可分为低电阻接地或短路故障、电阻接地或短路故障、断线故障、断线并接地故障和闪络性故障。
2 故障的判断方法
确定电缆故障类型的方法是用兆欧表在线路端测量各相的缘电阻。般根据以下情况确定故障类型：
(1)当摇测电缆芯或几芯对地缘电阻，或芯与芯之间缘电阻低于100Ω时，为低电阻接地或短路故障。
(2)当摇测电缆芯或几芯对地缘电阻，或芯与芯之间缘电阻低于正常值很多，但于100Ω时，为电阻接地故障。
(3)当摇测电缆芯或几芯对地缘电阻较或正常，应行导体连续性试验，检查是否有断线，若有即为断线故障。
(4)当摇测电缆有芯或几芯导体不连续，且经电阻接地时，为断线并接地故障。
(5)闪络性故障多发生于预防性耐压试验，发生位大多在电缆终端和中间接头。