夏春雷

（上海能源發(fā)電廠 江蘇 徐州 221611）

電力電纜是電能最重要的傳輸設(shè)備，承擔(dān)著通迅、控制、監(jiān)控、電力輸送等重要作用，電力電纜的安全與否直接關(guān)鍵到電力系統(tǒng)的安全。 然而，由于電纜在制造工藝中存在的缺陷、絕緣材料不符合要求、自然界的外力腐蝕老化、電網(wǎng)過(guò)電壓、人為破壞等因素，總是出現(xiàn)各種各樣的不安全狀況導(dǎo)致電纜故障。 電纜故障根據(jù)絕緣電阻故障性質(zhì)可分為開(kāi)路故障、短路故障、高阻閃絡(luò)性故障和高阻泄漏性故障等；根據(jù)電纜故障發(fā)生的方式分為擊穿故障和運(yùn)行擊穿故障。 盡管造成電纜故障的原因很多，但只要根據(jù)故障類(lèi)型的特點(diǎn)采用相應(yīng)的測(cè)試方法， 仍然能準(zhǔn)確確定故障點(diǎn)并分析出故障原因，從而采取相應(yīng)的措施，有針對(duì)性的避免同類(lèi)電纜事故的發(fā)生。

上海能源發(fā)電廠應(yīng)用F-406 電力電纜故障測(cè)試儀，利用正確的操作方法，成功查找出#1、2 機(jī)輸煤變高壓側(cè)（6kV）電纜的接地故障點(diǎn)，為盡快恢復(fù)設(shè)備正常運(yùn)行提供了保障。

1 F-406 電力電纜故障測(cè)試儀的介紹

F-406 電力電纜故障測(cè)試儀采用時(shí)域分析法測(cè)試各種電壓等級(jí)（35kV 以下）電纜的低阻、短路、斷路、高阻泄漏故障和高阻閃絡(luò)故障。 它是一款便攜式智能電纜故障檢測(cè)儀器，它以筆計(jì)本電腦為主機(jī)，配以USB 接口的數(shù)據(jù)采集器，其體積較小重量較輕。 各種參數(shù)的設(shè)置、儀器工作狀態(tài)顯示、波形的壓縮和擴(kuò)展通過(guò)光標(biāo)和熱鍵能方便完成。 它具有多種測(cè)試方法，低壓脈沖法、沖擊高壓電流取樣法、直流高壓閃絡(luò)法。采用Windows 平臺(tái)的軟件，操作簡(jiǎn)單。雙通道同屏對(duì)比數(shù)據(jù)處理技術(shù)，有利于波形分析和故障判斷，其測(cè)量準(zhǔn)確，智能化程度較高。 它采集的測(cè)試波形清晰，回波拐點(diǎn)明顯，特別容易判斷故障距離。

儀器根據(jù)雷達(dá)測(cè)距原理，向電纜發(fā)射一個(gè)低壓或高壓脈沖。 當(dāng)遇到特性阻抗不匹配的地方時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生發(fā)射波，儀器以極高的速度將發(fā)射波形和反射波形采集下來(lái)并顯示在屏幕上，用雙游標(biāo)卡在波形的兩個(gè)特征拐點(diǎn)上，再根據(jù)電波在電纜中的傳播速度，便可測(cè)出故障點(diǎn)到測(cè)試點(diǎn)的距離。

S=VT/2

S：故障點(diǎn)距測(cè)試端的距離。

V：電波在電纜中的傳播速度。

T：電波在電纜中故障點(diǎn)與測(cè)試端間一個(gè)來(lái)回傳播所需時(shí)間。

這樣，在V 和T 已知的情況下，就可計(jì)算出S，即故障點(diǎn)距測(cè)試點(diǎn)的距離。 這一切只需稍加人工干預(yù)（用雙游標(biāo)卡在波形的特征拐點(diǎn)上）就可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，測(cè)試電纜故障迅速準(zhǔn)確而且十分方便。

2 我廠6kV 電纜故障時(shí)的初步檢查

2011-11-13 凌晨，#1、2 機(jī)6kV 一段母線接地故障報(bào)警，#1、2 機(jī)輸煤變高壓側(cè)6kV 斷路器電壓A 相指示電壓為零。斷開(kāi)#1、2 機(jī)輸煤變高壓側(cè)6kV 斷路器， 母線接地故障隨即消失。 將#1、2 機(jī)輸煤變由運(yùn)行改為檢修狀態(tài)，電氣技術(shù)人員拆除#1、2 機(jī)輸煤變高壓側(cè)和6kV 母線室開(kāi)關(guān)側(cè)電纜， 分別對(duì)電纜和變壓器搖測(cè)絕緣，絕緣電阻如表1。

表1

由表1 可以看出，故障點(diǎn)在#1、2 機(jī)輸煤變高壓側(cè)電纜A相，且為金屬性接地。 首先，用QJ23A 單臂電橋進(jìn)行粗測(cè)，利用電纜導(dǎo)體電阻與導(dǎo)體長(zhǎng)度成正比的原理；測(cè)得A 相首端對(duì)地電阻R13=1.63Ω；A 相尾端對(duì)地電阻R23=0.81Ω，由此可以推斷故障點(diǎn)靠近#1、2 機(jī)輸煤變室。

由于單臂電橋測(cè)量的誤差較大，幾次測(cè)量都存在相當(dāng)?shù)恼`差，不能做準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)的依據(jù)，只能判斷故障為金屬性接地。 查閱#1、2 機(jī)輸煤變相關(guān)資料，電纜為交聯(lián)聚乙烯電纜、截面積95mm2、長(zhǎng)度285 米。 沿電纜走向?qū)げ榘l(fā)現(xiàn)兩處電纜溝蓋板被重車(chē)壓碎并坍塌，清理這兩處發(fā)現(xiàn)電纜支架?chē)?yán)重變形，多根電纜受擠壓嚴(yán)重電纜外護(hù)套多處受損。 電纜溝內(nèi)高壓電纜較多并都在運(yùn)行狀態(tài)，利用原始的敲擊聽(tīng)音法確定出故障電纜。 由于是金屬性接地故障，導(dǎo)體及屏蔽已與地網(wǎng)導(dǎo)通，解開(kāi)電纜兩端屏蔽接地并懸空，測(cè)量電纜對(duì)地直流電阻，同時(shí)晃動(dòng)電纜受損處，觀察電纜對(duì)地直流電阻值沒(méi)有變化，說(shuō)明電纜接地故障點(diǎn)不在這兩處。

3 利用F-406 電力電纜故障測(cè)試儀對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行排查

圖1 采用低壓脈沖法

圖2 被測(cè)試電纜，A 相接測(cè)試線

由于故障點(diǎn)為金屬性接地，利用F－406 電力電纜故障測(cè)試儀的低壓脈沖法進(jìn)行測(cè)量， 選擇電纜種類(lèi)交聯(lián)聚乙烯電纜、 采用波速172m/μs、 由于電纜小于2km 采樣頻率選擇48kHz，點(diǎn)擊采樣鍵儀器進(jìn)入自動(dòng)采樣，數(shù)據(jù)是連續(xù)的，調(diào)節(jié)儀器的幅度和位移旋鈕，使觀察采集到的波形幅度、位置及特征最清楚。 測(cè)量完故障相后，在同樣的測(cè)試條件下選擇正常相B 相進(jìn)行測(cè)量，并錄取波形。 由于電纜三相之間長(zhǎng)度相同、材料相同、工藝相同、測(cè)試條件相同，因此具有非常的可比性，根據(jù)正常相發(fā)射波與終端開(kāi)路反射波的時(shí)差，測(cè)電纜全長(zhǎng)為255 米，與現(xiàn)場(chǎng)跨步實(shí)測(cè)值相近。 此時(shí)比對(duì)故障相與正常相脈沖波形，鎖定電纜故障點(diǎn)在距6kV 母線室214 米的位置，此位置現(xiàn)場(chǎng)電纜蓋板完好，目測(cè)無(wú)故障現(xiàn)象。 再次利用測(cè)量故障相對(duì)地電阻的方法，晃動(dòng)電纜可疑點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)電阻值突變?yōu)闊o(wú)窮大，說(shuō)明故障點(diǎn)就在此處。 由圖可以看出，電纜由于長(zhǎng)期放置在棱角比較尖銳的角鐵上，在各種外力長(zhǎng)期作用下，角鐵逐漸穿破外護(hù)套、鋼鎧、內(nèi)護(hù)套、主絕緣最后導(dǎo)致?lián)舸┓烹娦纬山饘俳拥亍?使用F-406 電力電纜故障測(cè)試儀對(duì)故障點(diǎn)檢測(cè)的距離與我們實(shí)際測(cè)量的距離誤差在40cm 范圍內(nèi)，故障點(diǎn)判斷準(zhǔn)確，給故障的處理帶來(lái)了方便。

圖如下：

圖3 電纜故障點(diǎn)現(xiàn)象

圖4 電纜故障點(diǎn)位置接觸的角鐵尖端

此外，該電纜故障測(cè)試儀的沖擊閃絡(luò)法主要用于高阻故障， 電力電纜的高阻故障幾乎占電纜故障率的90%以上，高阻故障是絕緣介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度下降所致，因?yàn)楣收宵c(diǎn)的阻值高，測(cè)量電流小，所以既使使用靈敏的儀表也難以測(cè)量，根據(jù)絕緣介質(zhì)的電擊穿現(xiàn)象出發(fā)， 只要對(duì)電纜加足夠強(qiáng)度的電壓，故障點(diǎn)就會(huì)擊穿，故障點(diǎn)就會(huì)被電弧短路，在故障點(diǎn)放電的前后，電壓會(huì)產(chǎn)生躍變，由于介質(zhì)擊穿，其電離過(guò)程需要一段時(shí)間，而弧光放電一般要持續(xù)數(shù)百微秒到幾個(gè)毫秒，因此躍變電壓在整個(gè)放電期間就會(huì)以波的形式在故障點(diǎn)和電纜頭之間來(lái)回反射，把瞬變電壓和來(lái)回反射的波形記錄下來(lái)，便可以測(cè)量電波來(lái)回反射的時(shí)間，再根據(jù)波在電纜中的傳播速度，就可以計(jì)算出故障點(diǎn)的實(shí)際位置。

4 結(jié)論

電纜故障的粗測(cè)定位技術(shù)非常成熟，但精度很低，而行波在電纜傳播的折反射技術(shù)是非常先進(jìn)的，對(duì)故障點(diǎn)的精確定位可以將誤差控制在40cm 之內(nèi)， 但在實(shí)際操作中還要注意電纜走向和型號(hào)，以便更加準(zhǔn)確地找到故障點(diǎn)，提高故障測(cè)尋的效率。 本次電纜故障的查找，是電纜故障測(cè)試儀的實(shí)際運(yùn)用，并綜合運(yùn)用了多種方法，避免了因故障點(diǎn)不能定位而產(chǎn)生的電纜報(bào)廢，或利用排除法而導(dǎo)致電纜多斷點(diǎn)需重新制作中間接頭的大量工作， 為設(shè)備投入正常運(yùn)行節(jié)約了時(shí)間，節(jié)省了大量的人力、物力、財(cái)力。