浅议低压电缆故障的解决方法

学术论文李艳江 2018-11-27 10:36:55
    在我国电力电缆较普遍使用是上世纪60年代以后,等级有限,使用范围较窄,当时为解决电缆故障,科研人员研制生产出了以“冲闪法”为原理的电缆故障测试仪。该仪器测试电缆故障的方法有三个步骤:
    第一步先用测距仪测距离。其实,先要判断电缆故障是高阻还是低阻或者是接地,根据这个条件采用不同的测试方法。如果是接地故障,就直接用测距仪的低压脉冲法来测量距离;如果是高阻故障就要采用高压冲击放电的方法来测距离,用高压冲击放电的方法测距离时又要许多的辅助设备:如高压脉冲电容、放电球、限流电阻、电感线圈以及信号取样器等等,操作起来既麻烦又不安全,具有一定的危险性,更为烦琐的是还要分析采样波形,对测试者的知识要求比较高。
    第二步是查找路径(如果路径清楚这一步可以省掉)。在查找路径时,要给电缆加一信号(路径信号发生器),再用接收机接收这个信号,沿着有信号的路径走一遍,就确定了电缆的路径。但是,这个路径的范围大致要在1-2米之间,不是特别准确。
    第三步是根据测出的距离来精确定位。其依据是打火放电产生的声音,当从定点仪的耳机听到声音最大的地方时,也就是找到了故障点的位置。但是,由于是听声音,所以,受环境噪音的影响,找起来相当费时间,有时要等到晚上才可以。当遇到交联电缆时,就更费时间了,因为,交联电缆一般都是内部放电,声音非常小,几乎听不到,最后只有丈量了。
    因此上说,用这种方法可以解决大部分的以油侵纸作绝缘材料的电力电缆故障,对于近几年出现的以交联材料和聚乙烯材料作绝缘材料的电缆故障,测试效果不是太理想,原因是打火放电所产生的声音往往很小(电缆外皮没有损伤,只是电缆内部放电),遇到这种情况时,就只有用其它方法来解决了。
    虽然有这样的不足之处,但以“冲闪法”原理设计成的电缆故障测试仪在很长一段时间内为企业解决了不少电缆故障,大家基本上是认可的,其贡献有口皆碑。 在多年的实际工作中,我们发现高压电缆和低压电缆的故障各有许多不同之处,高压电缆故障多以运行故障为主,且大多数是高阻故障,而高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,高压电缆也包括这三种情况)。
    另外,低压电缆在实际使用过程中还有以下特点:
    ⒈敷设的随意性比较大,路径不是很明白。
    ⒉敷设时不像高压电缆那样填沙加砖后深埋,相反埋深较浅,易受外 力损伤而出现故障。
    ⒊电缆一般较短,几十米到几百米不等,不像高压电缆往往在几百米到几公里。
    ⒋绝缘强度要求低,处理故障做接头时,工艺较简单。
    ⒌绝大多数电缆在故障点处都有十分明显的烧焦损坏现象。故障点在电缆外皮没有留下痕迹的情况,十分罕见。
    ⒍所带负载变化较大,而且往往相间不平衡,容易发热,由此引发的故障多为常见。
    针对低压电缆的以上特点和广大用户提出的建议以及我们对各个地方的实际使用情况等等因素的综合考虑,我科宇公司的研究人员又成功开发出了DW型低压电缆故障测试定位系统:该系统包括测距仪和定位仪两部分。DW型系统的测距仪是完全智能化、人性化的设计,它自动完成电缆故障点的测试,无须人工分析故障波形,直接报出故障点距离和故障性质。采用电池供电,方便野外工作,体积小,重量轻,携带方便,无须任何辅助设备。DW型系统的电缆故障定位仪是针对直埋低压电缆的埋设路径,埋深及故障点位置进行同步定位测试的仪器。因为,它是采用电磁感应和跨步电压原理设计的低压电缆故障定位系统,它基本上满足了低压电缆故障测试的全部条件。这种测试系统比起以“冲闪法”为原理的电缆故障测试仪来说有许多优点:
    ⒈多种测试方法集于一身,相互验证结果,以确定故障点的唯一性。
    ⒉体积小、重量轻、单人轻松操作,没有辅助设备。
    ⒊采用电池供电,适宜野外工作,不用打火放电。
    ⒋电缆的路径查找(可以确定在30公分之间)、埋深探测、故障点定位同步完成,效率高。
    ⒌对故障点的确定,仪器有直观显示,不需要作波形分析。
    ⒍不受地下情况(如电缆的分叉、打捆、接头扭曲等)影响,像探地雷一样,点对点去查找故障点,定位误差在十几公分以内,相当准确。
    ⒎不受路面情况影响,如:地砖、绿化带、水泥路面等。
    ⒏测试现场安全,对测试者没有危险,对电缆没有二次损坏。
    ⒐价格低廉,一般用户都能接受。
    我们知道低压电缆绝缘要求较低,同时运行过程中电流较大,出现故障后有明显的特征,具体归类如下:
    第一类故障:整条电缆被烧断或某一相被烧断,此类故障造成配电柜上的电流继电器动作,电缆在故障处损坏相当严重。
    第二类故障:电缆各相都短路,同样,此类故障造成配电柜上的电流继电器和电压继电器都动作,电缆在故障点损坏也很严重(可能是受外力引起的)。
    第三类故障:电缆只有一相断路,电流继电器动作,故障点损伤较轻但表露较明显。可能是该相电流太大或者是由电缆质量造成。
    第四类故障:电缆内部短路,外表看不出痕迹,此类故障一般是由于电缆质量造成的,比较少见。
    DW型低压电缆故障定位系统中的测距仪和定位仪结合使用能非常方便地完成测试。同时针对不同故障特征及电缆长度也可独立完成测试。具体如下:
    第一类故障和第二类故障如果电缆较短时(小于500米)可直接使用故障定位仪进行故障定位,无须测距仪配合。只需手持接收机沿路径(路径可边走边测)走上一遍,即可确定故障点。
    第三类故障:由于电缆在故障点处损坏较轻,发射机发出的信号在此泄漏较少,用定位仪故障定位时,指示范围较窄,这时可先用测距仪测出故障点大概距离,再用定位仪定位也很方便。
    DW型电缆故障定位仪从实用性出发,恰好弥补了上述使用缺陷,它可对电缆的“故障点定位、埋深、路径”同步进行测试。仪器对故障、路径、埋深的指示非常直观,不需要做技术分析,也完全不依赖操作者的经验。使本来繁琐的故障测试工作变成一件轻松有趣的事,所以广大的“冲闪法”电缆仪用户,如果再拥有一台DW型电缆故障定位仪,加上原有的测距仪,就可组成一套较完美的低压电缆故障测试仪。同时对高压电缆的低阻、断路故障也可快速定点,提高工效数倍。
    实际上广大用电企业、单位在日常生产中很少接触到高压电缆的维护,因为高压电缆的维护权一般是由地市级的电力部门专门负责维护的。而低压电缆的数量要远远大于高压电缆的数量,对于企业、厂矿单位、住宅小区、科研院所、较发达的乡镇农村、大专院校、一些中小城市、县级供电局来说,对低压电缆故障的解决,才是他们最关心的。事实上低压电缆用户需要的是一种操作简单,携带方便,实用性强,价格便宜,适合野外操作的工具型测试仪。又因为低压电缆的绝缘强度较低,测试低压电缆的故障时如果用打火放电的方法来测,我们发现这种方法有时会造成二次故障,更为严重的是,经过打火放电以后会降低电缆的使用寿命,使故障发生率增加,这样就会严重影响到正常供电和生产。
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